Etude de l'impact des options de gestions du plutonium et des actinides mineurs

par Léa Tillard

Projet de thèse en Aval du cycle nucléaire, radioprotection et radiochimie

Sous la direction de Eric Dumonteil.

Thèses en préparation à Paris Saclay , dans le cadre de Particules, hadrons, énergie et noyaux: Instrumentation, Imagerie, Cosmos et Simulation , en partenariat avec IRSN Institut de Radioprotection et de Sûreté Nucléaire (laboratoire) et de Université Paris-Sud (établissement de préparation de la thèse) depuis le 03-10-2016 .


  • Résumé

    Dans le cadre de la loi sur la transition énergétique et des demandes du plan national de gestion des matières et déchets radioactifs (PNGMDR), l'IRSN doit notamment être en mesure de se prononcer sur les différents scénarios d'évolution du parc nucléaire envisagés par le CEA et ses partenaires industriels, et d'évaluer les conséquences sur l'ensemble du cycle du combustible, d'une transition vers un parc de 3ème et de 4ème génération. Pour être complète, il est indispensable que cette analyse prenne en compte la fin de vie de parc (« phase-out ») dont l'impact peut être très important pour la sûreté, notamment en terme d'inventaire de matière et de radiotoxicité associée. Cette phase est en effet prépondérante pour l'analyse des scénarios retenus par les exploitants. Le sujet de thèse proposé a pour objectif de permettre à l'IRSN se positionner en maîtrisant pleinement cette problématique complexe. Pour estimer l'impact sur la sûreté tant au niveau du cycle du combustible que des réacteurs et des déchets, l'IRSN dispose d'outils de simulation dédiés, comme par exemple les codes COSI développé au CEA et CLASS (Core Library for Advanced Scenario Simulation) développé par le CNRS en collaboration avec le LNC (Laboratoire de recherche et développement en Neutronique du Cycle) de l'IRSN. Ces codes de calculs d'évolution de parcs sont essentiels pour une évaluation complète des systèmes et des cycles du futur. Au cours de son doctorat le candidat sera amené à participer au développement du code CLASS. Ce dernier s'appuie en particulier sur des bibliothèques dédiées à un type de réacteur et une gestion de combustible associée. Il sera donc nécessaire de générer des bibliothèques spécifiques à des gestions de fin de vie du parc dans des réacteurs dont l'objectif est de minimiser les inventaires finaux notamment en plutonium. Il sera également nécessaire de développer des modèles physiques associés permettant de calculer l'évolution du combustible en réacteur et de construire le combustible neuf à partir d'isotopies quelconques issues du recyclage du plutonium. Il sera également nécessaire de réaliser divers développement afin de pouvoir simuler des gestions de combustible complexes et d'améliorer le code CLASS pour les besoins de l'IRSN. Le doctorant sera amené à acquérir un large spectre de connaissances relatives au cycle du combustible, aux réacteurs nucléaires et à la sûreté. Il aura également l'occasion de rencontrer différents collaborateurs de l'IRSN (experts, chercheurs…) ainsi que des principaux acteurs du nucléaire et de participer à la collaboration entre l'IRSN et le CNRS.

  • Titre traduit

    Impact studies of the plutonium and minor actinides management


  • Résumé

    As part of the law on energy transition and the national plan PNGMDR, IRSN have to be able to take a position on the different evolution scenarios of the nuclear park suggested by the CEA and its industrial partners. IRSN must also be able to evaluate consequences on the fuel cycle of a park transition from 3rd to 4th generation. To be full, this analysis should take into account the phase-out, indeed it has a huge impact for the safety, for instance in terms of material inventory and radiotoxicity. This thesis's objective is to give IRSN knowledge on this problematic to help IRSN to take position. To estimate safety impact IRSN use dedicated simulation Tools such as COSI developed by the CEA or CLASS (Core Library for Advanced Scenario Simulation) developed by a collaboration between CNRS & the laboratory LNC of IRSN. These codes of park evolution are essential for a full evaluation of systems and future cycles. In the thesis, the candidate will take part of the development of the code CLASS. It uses Library dedicated for one type of reactor and one fuel management. It will be necessary to generate specific libraries which aim to minimize final inventory of Plutonium. It will also be necessary to develop physical models to calculate fuel evolution and to build fresh fuel based on recycle Plutonium. Other development to improve CLASS in accordance with IRSN needs could be realized. The doctoral student will acquire a broad spectrum of knowledge and will have the opportunity to meet different collaborator of IRSN and different nuclear players.