Approche conceptuelle innovante de cœurs de réacteurs nucléaires capables d'accommoder des productions d'électricité intermittentes et fluctuantes

par Anne-laure Mazauric

Projet de thèse en Genie electrique

Sous la direction de Yvon Bésanger, Tuan Tran-Quoc et de Pierre Sciora.

Thèses en préparation à Grenoble Alpes , dans le cadre de École doctorale électronique, électrotechnique, automatique, traitement du signal (Grenoble) , en partenariat avec Laboratoire de génie électrique (Grenoble) (laboratoire) et de Systèmes et Réseaux électriques (equipe de recherche) depuis le 29-10-2018 .


  • Résumé

    Les réacteurs nucléaires ont été conçus afin de permettre une production d'électricité la plus performante possible d'un point de vue économique et structurel. Leur implantation a pris la forme de sites qui concentrent des centrales de fortes puissances, intégrant les contraintes du réseau HT et des sources froides. Cette conception du parc électronucléaire français pour un fonctionnement « en base », par opposition à un fonctionnement de type « suivi de charge », a pesé sur le dessin des coeurs, avec pour objectif une optimisation du rendement, du facteur de disponibilité et donc du temps de fonctionnement à puissance nominale. L'évolution prévue vers un mix énergétique davantage diversifié va se faire par une augmentation importante de la part des Energies Renouvelables dans le parc français. Pour répondre aux différents aléas associés à ces énergies principalement intermittentes, la flexibilité des sources de production majoritaires devient alors primordiale. Des réacteurs nucléaires conçus dans ce but pourraient être un substitut aux énergies hydrocarbures actuellement utilisés pour assurer l'appoint en réponse à la demande. L'objet de la thèse est d'évaluer dans quelles conditions un futur parc de réacteurs pourrait, par conception, aider à réguler les fluctuations du réseau. Il pourrait s'agir d'un sous-ensemble de machines dédiées et flexibles dont l'objectif premier serait d'adapter de façon la plus autonome et la plus pérenne possible leur production aux variations du réseau. Les travaux de thèse proposés visent à définir une approche de conception innovante de cœur basée sur cette nouvelle exigence de flexibilité de la production électrique. L'application de cette démarche pourrait permettre in fine de définir une première image de réacteur ayant des capacités les plus proches possibles du réacteur « naturellement flexible ».

  • Titre traduit

    Innovative design approach of nuclear reactor cores capable of accommodating intermittent and fluctuating electricity production.


  • Résumé

    Nuclear reactors have been designed to provide the most economically and structurally efficient power generation possible. Their implementation has taken the form of a limited number of sites where several high power plants have been built. This design for a “base-load” type operation in the French electrical network, as opposed to a “load-follow” type operation, has influenced the design of the cores, favoring the optimization of plant efficiency, availability factor, and therefore of the operating time at nominal power. The planned evolution towards a more diversified energy mix implies the introduction of a significant fraction of Renewable Energies in the French park. In order to accommodate the inevitable fluctuations in electricity production associated with these predominantly intermittent energies, the flexibility of the dominant base-load production becomes paramount. Under certain conditions, special dedicated nuclear reactors could be a substitute to the current option of resorting to fossil fueled plants to meet a fluctuating demand. The aim of the thesis is to evaluate under what conditions a future reactor fleet could, by design, help to compensate for variations in the production on the electricity grid. This could be achieved by a subset of dedicated and flexible machines whose primary objective would be to adapt their production to the variations of the network in the most autonomous and permanent way possible. The thesis aims to define an innovative approach to core design based on this new requirement of flexibility of electrical production. The application of this approach could ultimately lead to a “naturally flexible” reactor concept.