Interfaces en physique des réacteurs nucléaires
Abstract
Dans le cadre industriel des réacteurs nucléaires de fission électrogènes, cette synthèse d’une grande
partie de mes activités de recherche est faite sous le thème de la modélisation et du développement de
méthodes pour la simulation numérique de phénomènes associés aux interfaces entre différents matériaux.
Ces travaux s’inscrivent dans deux domaines distincts de la physique des réacteurs nucléaires : d’une part,
la neutronique qui s’intéresse à la caractérisation de la population des neutrons au sein d’un réacteur
de fission, d’autre part, la physique du corium qui porte sur le comportement des matériaux fondus
(combustible, structure, ...) du réacteur au cours d’un accident grave de fusion du cœur.
En neutronique, les besoins en simulation relatifs aux réacteurs à neutrons rapides refroidis au sodium
m’ont amené à participer au développement d’un solveur 3D pour l’équation de transport des neutrons
basé sur la méthode Galerkin discontinue. Dans ce cadre, j’ai contribué :
• à l’analyse et au développement de méthodes de raffinement adaptatif hp (en ordre et en espace)
associées à ce schéma de discrétisation spatiale ;
• à l’extension de la théorie standard des perturbations (qui permet de relier les variations de réactivité
aux variations locales des paramètres régissant l’état du système) à cette discrétisation adaptative ;
• à l’amélioration du traitement de l’interface entre le cœur et le réflecteur d’un réacteur à neutrons
rapides vis-à-vis de l’homogénéisation énergétique.
Pour ce qui est de la physique du corium, en support à l’étude de la stratégie de rétention du corium en
cuve pour les réacteurs à eau légère, mes travaux ont porté essentiellement sur la modélisation tant à une
échelle macroscopique que mésoscopique de certains phénomènes associés au comportement du corium.
En particulier, j’ai contribué :
• à l’amélioration de la modélisation thermohydraulique de la couche métallique supérieure du bain
de corium ;
• au développement d’une modélisation mésoscopique de la diffusion multicomposant multiphasique
associée à la cinétique de stratification des phases liquides du bain ;
• à l’analyse du couplage des modèles de thermohydraulique et thermochimie pour le corium vis-à-vis
de la cohérence des données thermodynamiques mises en jeu.
Par-delà la diversité des “physiques”, modèles et méthodes numériques mis en jeu dans les travaux
rapportés ici, y est illustrée la position que j’ai essayé d’occuper dans ces processus de recherche à l’interface
pluridisciplinaire entre application industrielle et recherche académique.
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