Stage- Modélisation d'un mini-cœur (stationnaire et accidentel) avec l'outil multi-physique GeN-FOAM F/H

Description

Les études de sûreté en soutien du parc de réacteurs nucléaires constituent un pan important des travaux de R&D de Framatome. Ces études, menées avec des outils industriels (codes de calcul) optimisés, considèrent certaines hypothèses conservatives vis -à-vis de l’exploitation normale et en situations incidentelles et accidentelles : les domaines physiques (neutronique, thermo hydraulique, thermomécanique, …) sont étudiés séparément avec des valeurs de découplage, basés sur des méthodologies simplifiées garantissant la sûreté (approche conservative) ainsi que des temps de calcul raisonnables.

Ce stage entre dans le cadre des efforts menés par Framatome pour se munir des outils dits « Best-estimate » ou « haute-fidélité » capables de simuler de manière quasi-explicite des domaines physiques fortement couplés complétant les outils industriels mentionnés précédemment. Cette stratégie cherche à approfondir la compréhension des phénomènes physiques et les méthodologies de calcul qui peuvent conduire à l’identification des marges et à la réduction des sur-conservatismes dans les calculs actuels.

Pour ce stage, GeN-FOAM (Generalized Nuclear FOAM) a été identifié comme un de ces outils de calcul multi-physiques. Il est basé sur OpenFOAM, une boîte à outils en C++ conçue pour la résolution des équations de la mécanique des fluides (CFD), mais aussi capable de résoudre des équations différentielles de la mécanique des milieux continus par la méthode des volumes finis. Ainsi, GeN-FOAM met à disposition de nombreux solveurs permettant l’analyse couplée de la neutronique (diffusion, SP3), de la thermo-hydraulique (milieux poreaux, RANS, multi-phase), et de la thermomécanique (élasticité linéaire).

L’objectif du stage est donc de créer un modèle GeN-FOAM d’un mini-cœur de réacteur de type REP et d’un système primaire associé pouvant prédire plus finement les grandeurs d’intérêt lors d’un accident de type perte de réfrigérant primaire (RTV, rotor bloqué, …). Les solveurs neutroniques de GeN-FOAM nécessitent des données d’entrée neutroniques : le code Monte Carlo SERPENT 2 sera utilisé pour générer les bibliothèques de sections efficaces multi paramétrées.

Le programme de travail envisagé s’articule de la manière suivante :

• Réalisation d’une étude bibliographique sur les couplages multiphysiques et l’apport des approches « haute-fidélité », point sur les transitoires déjà traités pour les réacteurs à eau légère ;
• Prise en main des outils (GeN-FOAM, SERPENT 2) 
• Identification et préparation des données d’entrée, dont celles neutroniques (bibliothèques des sections efficaces) avec le code Monte Carlo SERPENT 2. 
• Développement d’un modèle mini-cœur (GeN-FOAM) avec contre-réactions
• Analyse du modèle en calcul stationnaire et en transitoire accidentel
• Si le temps le permet, une première étude de sensibilité des résultats aux données d’entrée pourra être lancée.

Profil souhaité

Profil recherché : 

Vous êtes étudiant(e) en dernière année d’école d’ingénieur, avec une spécialité en physique des réacteurs nucléaires, et vous avez un fort intérêt pour la simulation numérique ainsi que l’analyse physique de phénomènes complexes.

Exigences du poste : 

- Maîtrise de l’environnement de travail Linux (l’utilisation antérieure du langage C++ est un plus).
- Première expérience avec un code Monte Carlo (SERPENT 2, MCNP, OpenMC, TRIPOLI) et/ou un code CFD (OpenFOAM, Fluent, STAR-CCM).
- Le stage pourra être poursuivi à travers une thèse, où des schémas plus avancés seraient testés.

Qualités requises :

- Curiosité, autonomie et capacité à conduire une démarche scientifique et à la documenter de manière claire.
- Rigueur, bon relationnel et force de proposition.

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