Thèse en physique des réacteurs nucléaires à sels fondus (H/F) — CNRS

Sujet de thèse :

Développement d’un schéma numérique avancé pour les calculs d’évolution de réacteurs à sels fondus et application au prédimensionnement d’expériences pour

la réduction d’incertitudes.

Les réacteurs nucléaires à sels fondus (RSF) ont un très grand potentiel en termes de sûreté et deflexibilité. Il s’agit de réacteur dont le combustible est dissous dans un mélange de sels fondus (liquide), jouant le rôle de caloporteur. Le sel circule au travers d’une zone appelée « cœur » où il est rendu critique par sa géométrie, produisant ainsi de la chaleur, qu’il restitue en traversant un échangeur de chaleur, permettant ainsi de valoriser l’énergie produite, soit sous forme de chaleur (rôle calogène), soit sous forme d’électricité (rôle électrogène).

Ce type de réacteur se caractérise par son comportement intrinsèquement stable, et sa versatilité (choix du cycle, choix du spectre neutronique, choix du sel, etc.) et donc la polyvalence de ses applications (réacteur électrogène sur une gamme allant de la petite à la très grosse puissance, incinérateur de déchets à forte activité et à vie longue par transmutation, etc.). Ces

qualités étant recherchée dans le contexte nucléaire actuel, il suscite un fort regain d’intérêt en France, en Europe et dans le monde. Depuis une vingtaine d’années, l’équipe MSFR (Molten Salt Fast Reactor) du LPSC (Laboratoire de Physique Subatomique et de Cosmologie) étudie ce type de réacteur sous diverses déclinaisons et plus spécifiquement la version dite MSFR de référence, réacteur régénérateur de puissance élevée fonctionnant en cycle Thorium et avec un sel fluorure.

Dans le cadre des études associées aux réacteurs à sels fondus, de nouvelles thématiques apparaissent en lien avec l'évolution de matières (équation de Bateman) sous contraintes et en prenant en compte les méconnaissances sur les données nucléaires qui impactent le transport des neutrons (équation de Boltzmann).

L'objectif de cette thèse est de permettre de lier les algorithmes dédiés à l'évolution à la méthode des échantillonnages corrélés (ou CS pour Correlated Sampling). En effet, l'évolution est basée sur une matrice associant à chaque isotope sa variation suite à l'irradiation neutronique, à ses décroissances propres, et à d'éventuels termes sources ou puits. L'intérêt de la méthode du CS est de pouvoir, dans un même calcul de transport, estimer l'impact d'une variation des sections efficaces sur l'ensemble des grandeurs d'intérêt comme les taux de réaction de la matrice d'évolution.

Pour cela, deux parties sont prévues durant la thèse : d'une part, étudier des algorithmes novateurs pour réaliser des calculs d'évolution en revisitant des travaux précédents avec de nouveaux outils, et d'autre part, permettre de propager l'incertitude dans les bases de données nucléaires sur les inventaires finaux.

À la suite de ces développements, une question supplémentaire concerne le prédimensionnement d'expérien

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