Adaptabilité des cœurs de réacteurs à neutrons rapides dans un parc symbiotique REP-RNR et application à un scénario de mix énergétique diversifié

par Kévin Tirel

Projet de thèse en MEP : Mécanique des fluides Energétique, Procédés

Sous la direction de Elsa Merle et de Christine Coquelet-pascal.

Thèses en préparation à Grenoble Alpes , dans le cadre de I-MEP2 - Ingénierie - Matériaux, Mécanique, Environnement, Energétique, Procédés, Production , en partenariat avec CEA Cadarache (laboratoire) depuis le 03-12-2018 .


  • Résumé

    Les scénarios électronucléaires français prévoient le déploiement à long terme de réacteurs à neutrons rapides (RNR) permettant de stabiliser l'inventaire en plutonium, puis d'atteindre l'indépendance vis-à-vis de l'uranium naturel en s'approvisionnant à partir des stocks accumulés d'uranium appauvri. On s'intéresse ici à l'optimisation combinée du design de ces réacteurs à neutrons rapides et de leur insertion dans le mix énergétique français en fonction de leur cinétique de déploiement, de leurs performances attendues et des objectifs qui leur seront assignés (suivi de charge, consommation de plutonium ou puissance unitaire par exemple). L'étudiant en thèse devra tout d'abord évaluer les paramètres importants permettant de quantifier les performances d'un RNR dans les différentes phases d'évolution du parc électronucléaire français, notamment en termes de puissance nucléaire installée, de facteur de charge ou d'inventaire en plutonium et en actinides mineurs. Dans un second temps, l'étudiant devra développer une méthode d'optimisation simultanée du design de ces réacteurs vis-à-vis des attentes du scénario et de leur déploiement sera mené, et la sensibilité aux différentes contraintes venant du scénario sera évaluée. Les résultats attendus sont d'une part une meilleure compréhension de la dépendance entre un réacteur nucléaire optimal et les objectifs du scénario (inventaire en plutonium stabilisé, puissance nucléaire et facteur de charge fixe par exemple) et d'autre part la mise au point d'une méthodologie d'optimisation de plus haut niveau que celles aujourd'hui utilisées. On pourra ainsi vérifier si cette méthodologie conduit à des résultats très différents du simple couplage d'un coeur « optimal » à un scénario « optimal ».

  • Titre traduit

    Optimizing the introduction of sodium-cooled fast reactor cores in a PWR-SFR symbiotic fleet: application to an energy scenario with a diversified energy mix


  • Résumé

    French electronuclear industrial scenarios envision the long-term deployment of sodium fast reactors (SFR) to stabilize the plutonium inventory in the fuel cycle and reach full independence from natural uranium resources by using the accumulated depleted uranium stockpiles. The topic of this PhD subject is the combined optimization of SFR reactor design and their introduction into a given prospective French energy mix, the optimization parameters being the reactor deployment sequence, their expected performances and their assigned objectives (load factor, plutonium inventory or unit power for instance) The PhD candidate will first identify the main relevant parameters necessary to quantify the performances of a SFR at the various steps of evolution of the French electronuclear fleet, especially in terms of installed nuclear power, load factor and plutonium and minor actinides inventory in the fuel cycle. The second part of the work will consist of developing a method for jointly optimizing these reactors and their deployment conditions with respect to the given scenario objectives. The sensitivity (robustness) of the reactor design to the various constraints will be analyzed. The first expected result from this research work is to get a better understanding of the interplay between optimal fast reactor design and scenario objectives (stabilization of the plutonium inventory, fixed nuclear power generation and load factor for instance). A second expected outcome is the development of a high-level joint optimization methodology which should allow insightful comparisons with the current simple approach in which reactor core and scenario are separately optimized.