Thèse CIFRE - Développement d'une méthodologie de couplage haute fidélité Monte Carlo quasi-statique F/H (FRA-REC-2025-24094)

Description of the offer

Cette thèse s’inscrit dans le cadre de travaux portant sur la mise au point de modèles multi-échelle et multi-physiques pour la simulation de transitoires fortement couplés en réacteurs à eau légère. Elle s’intègre dans le développement de nouvelles méthodologies de calcul dites « haute fidélité » (ie avec des biais de modélisation réduits) basées sur les méthodes à l’état de l’art, dont l’usage croissant, permis par l’augmentation des capacités de calcul haute performance, permettent de constituer de standards de calcul appuyant les études de sûreté réalisées par les codes industriels.

L’approche multi-physique et multi-échelle qui devra être implémentée au cours de cette thèse a comme objectif de produire un modèle numérique prenant en compte tous les phénomènes physiques importants dans les réacteurs à eau légère (REP) ainsi que leur couplage. Cette approche permet d’améliorer les capacités prédictives des modèles et d’étudier de manière numérique le comportement des composants d’un REP dans des conditions difficilement réalisables/reproductibles par des expériences. Elle est donc particulièrement utile pour l’étude des transitoire de classe 3 ou 4, qui pilotent actuellement la démonstration de sureté des réacteurs du parc français, ou plus généralement, pour tous les systèmes nucléaires dans lesquels de très forts couplages existent entre la neutronique, la mécanique (des solides et des fluides) et la thermique.

Les objectifs de la thèse sont, d’une part, de développer un schéma numérique de couplage entre le code neutronique Serpent 2 (code du type Monte Carlo) avec une approche dite « quasi-statique », et le code GeN-Foam (solveur multi-physique pour l’analyse des réacteurs basé sur le code de mécanique des fluides numérique ou CFD OpenFOAM) et, d’autre part, de développer des modèles physiques permettant le calculs des grandeurs d’intérêt et une plus grande flexibilité dans les études de transitoires.

Ce projet de doctorat contribuera à améliorer la précision des simulations de transitoires couplés dans les réacteurs à eau légère, et en particulier identifier et quantifier les marges attendues dans les études de sûreté des transitoires couverts par l’étude.

Le travail de thèse, financé par un contrat CIFRE, se fera dans un environnement international, en partenariat avec l’Ecole Polytechnique de Lausanne, et la supervision académique de Phelma (INP Grenoble). L’étudiant résidera principalement à Framatome, site de Lyon, avec des périodes de séjour courtes (1 mois/an, à adapter au besoin) à Lausanne pour les actions de co-développement ou de tests des benchmarks implémentés dans GenFOAM, ainsi qu’à Grenoble.