THESE - Optimisation des gestions de combustible pour le multirecyclage du plutonium en REP - H/F

Description de l'offre

Description de l'offre

Contexte industriel et scientifique :

Depuis 1985, la France a fait le choix du traitement des combustibles à base d'uranium naturel (UOX) usés et du recyclage du plutonium et de l'uranium de traitement qui en est issu. Le traitement des Assemblages Combustibles Usés (ACU) présente principalement trois avantages :

1. réduire l'entreposage des combustibles usés ;
2. réduire les besoins en Uranium Naturel ;
3. réduire le volume des déchets.

Il permet également de préparer l'avenir en gardant le plutonium nécessaire à un déploiement des réacteurs plus sobres en utilisation des ressources, tel que les réacteurs à spectre rapide. En effet, le déploiement progressif des réacteurs à neutrons rapides (RNR) de 4ème génération, dans une optique de fermeture du cycle du combustible et de multi-recyclage du plutonium, constitue la voie de référence pour EDF, puisqu'elle permet la valorisation de toutes les matières contenues dans les ACU MOX et URE (multi-recyclage du combustible usé, sans besoin supplémentaire d'uranium naturel).

Une option alternative à plus court terme consiste à réaliser le multi-recyclage du plutonium dans des REP, à l'aide de concepts d'assemblages optimisés, tel le CORAIL (assemblage constitué à la fois de crayons UOX et MOX) ou le MIX ou MOX-UE (assemblage constitué de crayons MOX sur support à uranium enrichi). Dans cette perspective, EDF et ses partenaires industriels (CEA, FRAMATOME, ORANO) se sont associés pour évaluer l'intérêt du Multi-Recyclage en REP dès 2016. Après des études de scénario de transition entre le parc nucléaire actuel et un parc de RNR à l'horizon séculaire, intégrant une phase intermédiaire de multi-recyclage du plutonium avec le concept CORAIL ou MIX, il est maintenant prévu de mieux caractériser les différentes options technologiques disponibles et d'identifier le domaine de fonctionnement et les critères d'études pour des études de préfaisabilité réacteur. Il est également envisagé de tester dans le parc EDF des assemblages prototypiques pour le multirecyclage en REP.

La thèse proposée s'inscrit dans ce contexte, avec pour ambition d'investiguer des pistes innovantes et d'être force de proposition vis-à-vis des partenaires en charge des études de conception.

Principaux objectifs de la thèse :

Les principaux objectifs de cette thèse sont :

· 
Proposer des designs de coeur optimisés permettant le multi-recyclage du Pu en REP (MRREP), en explorant de manière plus systématique l'espace des paramètres d'optimisation.

· 
S'assurer de la 'robustesse' de ces concepts, c'est-à-dire vérifier qu'ils seraient suffisamment adaptables en cas d'évolution de la stratégie énergétique Française, par des études de scénario d'évolution du parc nucléaire. Définir des méthodes pour s'adapter à des évolutions plus rapides qu'en mono-recyclage des vecteurs isotopiques du plutonium.

· 
Mettre en place des outils de référence pour les études MRREP (meilleure estimation de l'effet de vidange, des performances coeur, des marges sûreté, ...)

Démarche :

Les travaux de thèse porteront sur la modélisation et l'amélioration du design des combustibles pour le multi-recyclage du plutonium en REP, compatibles avec une évolution du parc nucléaire vers un parc RNR à l'horizon 2100 et la mise en place d'outils de référence pour les études de multi-recyclage. Trois volets principaux sont à prévoir :

· 
La mise en place d'une méthode d'optimisation du design des assemblages et coeur (par Krigeage ou réseau de neurones par exemple)

· 
Etude de scenarios de transition du parc nucléaire et prise en compte du feedback vers la conception coeur/combustible, en privilégiant des variabilités temporelles importantes des vecteurs isotopiques du plutonium

· 
Proposition d'un schéma de référence transport SN ou SPN pour le MRREP et sa validation

Le programme de travail prévisionnel comporte :

· 
Bibliographie (3mois)

· 
Identification des paramètres de variabilité et des critères (3mois)

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Mise en place des outils pour l'optimisation (12 mois)

· 
Lien avec les études de scenario (6mois)

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Proposition d'un schéma de référence pour le multi-recyclage (6mois)

· 
Rédaction du mémoire (6mois)

Modalité de la thèse :

Le(la) doctorant(e) travaillera dans le centre EDF Lab Saclay, Palaiseau (91) avec des déplacements possibles (3 fois/an) vers le laboratoire LE2C (Laboratoire d'Etudes des Coeurs et du Cycle, du CEA Cadarache). Le financement sera celui d'un contrat CIFRE.

Début estimé de la thèse : début 2020 / Durée : 3 ans

Profil souhaité

Le doctorant devra disposer d'un master (ou équivalent) en génie atomique ou génie énergétique : de bonnes connaissances en physique des réacteurs et cycle du combustible seront appréciées.

Le candidat devra avoir de bonnes connaissances en physique des réacteurs et cycle du combustible, faire preuve d'autonomie, d'esprit d'initiative, et posséder une capacité d'analyse et synthèse.

Il est également souhaitable qu'il dispose des bonnes compétences informatiques (environnement Linux) et des connaissances dans la modélisation des réacteurs, ainsi que des bonnes capacités rédactionnelles (anglais, français). Une curiosité pour les aspects mathématiques est un plus (aspects optimisation).

Par ailleurs, le goût de la recherche, l'autonomie et la capacité à travailler en équipe sont des qualités indispensables à la bonne réalisation de ce travail.

Documents requis :

·  CV à jour
·  Lettre de motivation
·  Relevés de notes de M1/M2 ou cursus ingénieur
·  Sujets de stages réalisés ou en cours + contact de tuteurs de stage

Toutes lettres de recommandation sont fortement souhaitées