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Stage - Calculs CFD pour renforcer la modélisation des écoulements à l'échelle du coeur d'un réacteur nucléaire - H/F

  • Chatou (Yvelines)
  • IT development

Job description



Description de l'offre

CONTEXTE

Dans un réacteur à eau pressurisée, la chaleur générée au sein des crayons combustibles par la fission de l'uranium est transportée par un circuit (dit primaire) d'eau liquide (155 bars, environ 300°C) vers un circuit secondaire dans lequel de la vapeur est formée pour alimenter une turbine électrogène. La connaissance des caractéristiques thermo-hydrauliques de l'écoulement dans le coeur du réacteur, par exemple les pertes de charges ou l'échange thermique avec les crayons, est déterminante pour dimensionner une centrale nucléaire et démontrer sa fiabilité.

Dans le cadre de l'amélioration des performances et de la sûreté du parc nucléaire français, la R&D d'EDF a la charge de constituer des outils informatiques de calcul à destination des unités d'ingénierie et de production de l'entreprise. En particulier, le département MFEE (Mécanique des Fluides, Energie et Environnement) développe un code de simulation tridimensionnel de la thermo-hydraulique du coeur du réacteur, à l'échelle dite ' composant '. Cet outil est actuellement utilisé dans la chaîne de calcul des coeurs d'EDF et contribue ainsi à l'élaboration des dossiers de sûreté transmis à l'Autorité de Sûreté du Nucléaire, nécessaires à l'exploitation des réacteurs français.

OBJECTIFS

La modélisation à l'échelle composant ne permet pas de représenter explicitement les détails de certains éléments (typiquement les grilles des assemblages combustibles), ni de simuler les phénomènes physiques intervenant à des échelles spatiales trop petites (notamment la turbulence). Des modèles spécifiques complémentaires sont donc requis pour rendre compte des phénomènes moyennés, et sont principalement basés sur des mesures expérimentales. En complément, des simulations avec un code de thermohydraulique locale (CFD, Computational Fluid Dynamics) peuvent être utilisées pour obtenir des tendances et des informations complémentaires permettant d'améliorer ces modèles, via une méthodologie dite de ' remontée d'échelle ', de l'échelle locale vers l'échelle composant. De plus, les outils numériques permettent de traiter un grand nombre de configurations et ainsi orienter le design de futurs moyens d'essais expérimentaux.

L'objectif global du stage est d'utiliser les codes CFD d'EDF pour renforcer la validation du code composant. Des études réalisées depuis 2018 ont posé les bases d'une méthodologie de remontée d'échelle correspondant aux situations physiques d'intérêt pour le code composant. Les grands axes de travail du stage proposé consistent à :

- s'approprier la problématique industrielle, les codes composant et CFD d'EDF, et la méthodologie existante ;

- appliquer cette méthode sur des configurations variées pour tester sa robustesse ;

- transposer la méthodologie à d'autres situations physiques, en réalisant les adaptations nécessaires.

Le stage comprendra des phases de prise en main des codes de simulation numérique, de réalisation de calculs aux échelles locale et composant, de mise en oeuvre de remontrée d'échelle et d'interprétation physique des résultats. L'ensemble des travaux réalisés sera décrit dans un rapport d'étude détaillé et fera l'objet d'une présentation devant l'équipe dans laquelle le stagiaire sera intégré (environ 20 personnes).

Le sujet de l'étude étant complexe et s'ouvrant sur un nombre conséquent d'axes de travail, il est envisagé de prolonger les travaux de stage par une thèse.

Profil souhaité

NIVEAU : BAC +5, fin d'études d'ingénieur ou équivalent

De solides connaissances en mécanique des fluides sont attendues, et des notions en ingénierie nucléaire, notamment sur le volet thermohydraulique seront appréciées. Le(a) candidat(e) devra être attiré(e) par l'analyse théorique de modèles physiques, le développement d'outils scientifiques et l'utilisation de codes industriels. Rigueur, autonomie, esprit d'initiative et capacité d'organisation sont les bienvenus, ainsi qu'un bon sens physique. Une aisance avec les environnements et langages de calcul scientifique (UNIX, PYTHON, FORTRAN, C++) constituera un atout supplémentaire.