Les réacteurs nucléaires de petite taille (SMR) (50-500MWth) sont susceptibles de répondre aux nouvelles problématiques énergétiques grâce à leur flexibilité, leur coût, leur sûreté, leur fabricabilité, leur aisance d'exploitation, leur facilité d'intégration aux réseaux électriques et de coexistence avec les énergies renouvelables. Un niveau de sûreté accru peut être atteint par ce type de réacteur, grâce d'une part, à la simplification de la conception d'ensemble de la chaudière et d'autre part, à l'intégration d'un cœur innovant de 4ème génération, tel que le concept de cœur RNR-Na « CADOR », résistant naturellement à tous les transitoires accidentels sans chute de barres, grâce aux contre-réactions et notamment l'effet Doppler.

Le travail réalisé dans le cadre du contrat de CDD consistera à étudier les options de conception de la chaudière qui pourraient être proposées pour améliorer significativement la sûreté, afin de franchir un palier dans la résistance de ce type de réacteur aux accidents graves, intégrant les enseignements post-Fukushima, et pour réduire les coûts de construction. On explorera plusieurs voies de conception de réacteurs à neutrons rapides de petite taille (inférieurs à 500MWth), refroidis au sodium (RNR-Na), en rupture par rapport aux designs actuels ou étudiés dans le passé. La démarche est guidée par la volonté de développer la sûreté intrinsèque du réacteur et de simplifier le design. Tout d'abord, il conviendra de définir des systèmes innovants d'évacuation de la puissance résiduelle pour le réacteur à l'arrêt, et d'évacuation de la puissance nominale du cœur pour le réacteur en fonctionnement normal, dans le cadre d'une application purement calogène. Ensuite, dans le cadre d'une application hybride électrogène et calogène, le travail consistera à étudier la conception d'un Système de Conversion d'Energie (SCE) couplé à de la production de chaleur par cogénération. Ce SCE pourrait être à gaz, à eau/vapeur ou à CO2 supercritique.

Le CEA a développé un outil de simulation numérique, COPERNIC, pour la pré-conception de chaudière innovante de réacteur à eau légère et de réacteur de 4ème génération. L'intérêt de cet outil est son excellent rapport performance/ temps de calcul, tout à fait adapté à ce type d'étude, en utilisant des modèles simples de thermohydraulique et de thermique permettant de simuler des phénomènes physiques complexes. Le travail proposé ici nécessitera d'adapter les modèles déjà implémentés dans l'outil COPERNIC, et d'en développer de nouveaux, pour réaliser les études de conception présentées ci-dessus.