Validation des outils de calcul thermohydraulique sur la base des essais ELSMOR H/F
Stage Gif-sur-Yvette (Essonne)
Description de l'offre
Détail de l'offre
Informations générales
Entité de rattachement
Le CEA est un acteur majeur de la recherche, au service des citoyens, de l'économie et de l'Etat.Il apporte des solutions concrètes à leurs besoins dans quatre domaines principaux : transition énergétique, transition numérique, technologies pour la médecine du futur, défense et sécurité sur un socle de recherche fondamentale. Le CEA s'engage depuis plus de 75 ans au service de la souveraineté scientifique, technologique et industrielle de la France et de l'Europe pour un présent et un avenir mieux maîtrisés et plus sûrs.
Implanté au cœur des territoires équipés de très grandes infrastructures de recherche, le CEA dispose d'un large éventail de partenaires académiques et industriels en France, en Europe et à l'international.
Les 20 000 collaboratrices et collaborateurs du CEA partagent trois valeurs fondamentales :
• La conscience des responsabilités
• La coopération
• La curiosité
Référence
2024-33591Description de l'unité
Le stage se déroulera au centre CEA de Saclay au sein du Laboratoire des Applications en Thermodynamique et en mécanique des Fluides (LATF). Le LATF réalise des études de thermohydraulique pour les réacteurs électrogènes, pour ceux de la défense et pour les réacteurs expérimentaux. Ces études sont réalisées avec l'aide de différents codes, pour la plupart développés en interne au DM2S (Cathare, Flica, TrioMC, Cast3M...). Le LATF travaille également à la recherche de
modèles physiques, à leur validation et à la détermination d'incertitudes. Il contribue à définir, à réaliser et à exploiter les essais expérimentaux menés sur les installations expérimentales du service pour étayer les modélisations.
Description du poste
Domaine
Thermohydraulique et mécanique des fluides
Contrat
Stage
Intitulé de l'offre
Validation des outils de calcul thermohydraulique sur la base des essais ELSMOR H/F
Sujet de stage
Le but de ce stage est de valider les outils de calculs CATHARE (modélisation à l'échelle système), CATHARE-3D (modélisation à l'échelle composant) et Neptune_CFD (modélisation à l'échelle fine) afin de contribuer à alimenter le retour d'expérience sur la maturité de ces outils pour le calcul des réacteurs immergés.
L'étude se focalisera sur l'échangeur vertical immergé de la boucle expérimentale ELSMOR localisé à SIET (Italie) visant à investiguer l'évacuation de la puissance d'un circuit en circulation naturelle. La modélisation de l'échangeur (rectangle rouge dans la Figure 1) se prête à une modélisation multi-échelles. En effet, la circulation de la vapeur d'eau dans les tubes peut être modélisée à l'échelle système tandis que celle de la piscine requiert une résolution tridimensionnelle (voir Figure 1). Les résultats obtenus par les différents outils seront comparés aux données expérimentaux recueillis dans le cadre du projet européen ELSMOR (Ferri et al., 2023).
Durée du contrat (en mois)
6
Description de l'offre
Contexte et enjeux
Dans le domaine de l’énergie nucléaire, la simulation numérique s’est imposée comme un outil indispensable pour étudier le fonctionnement des réacteurs en conditions normales et accidentelles, ainsi que pour la conception de nouveaux prototypes. La simulation repose sur des modélisations physiques de différentes complexités, appartenant aux disciplines du nucléaire (mécanique des fluides, thermohydraulique, neutronique, etc.).
L’enjeu majeur de la sûreté des réacteurs nucléaires réside dans l’évacuation de la puissance résiduelle du cœur en situation accidentelle. Différents systèmes existent : on distingue les systèmes actifs, dont le fonctionnement repose sur la disponibilité de l’énergie électrique (pompe), des systèmes passifs, dont le fonctionnement repose sur l’exploitation d’un phénomène physique (convection naturelle). Les systèmes de sûreté passifs sont attrayants du fait qu’ils pourraient continuer à fonctionner en cas d’interruption de l’alimentation électrique. Dans la plupart des réacteurs innovants, les systèmes passifs permettent l’extraction de la puissance résiduelle grâce à la condensation de vapeur d’eau en faisant circuler cette dernière dans un échangeur immergé dans un grand réservoir.
Néanmoins, le dimensionnement d’un tel système doit être réalisé avec soin afin de garantir son fonctionnement en conditions réelles. A cet effet, la validation des outils de calculs constitue une étape essentielle permettant d’assurer un bon niveau de confiance dans le résultat d’une simulation. Les simulations de thermohydraulique dans le domaine du nucléaire reposent sur différentes approches :
- La modélisation à l’échelle système
- La modélisation à l’échelle fine (ou CFD)
- Entre les deux, l’approche composant consiste à calculer les phénomènes tridimensionnels dans un élément (cuve, piscine, etc.) avec une approche de milieux poreux.
Le couplage des outils de calculs, que l’on appelle aussi couplage multi-échelles dans ce contexte, se propose d’utiliser chaque approche là où elle est la plus adaptée.
Déroulement du stage
- Prise en main des outils de calculs : CATHARE, CATHARE-3D et Neptune_CFD
- Réalisation d’un maillage de l’installation à l’aide de la suite logicielle SALOME
- Modélisation de l’installation et mise en données avec les différents codes de calculs
- Calculs de différents essais
- Comparaison des différentes approches
- Comparaison des résultats aux résultats expérimentaux
Références
Ferri, R., Achilli, A., Congiu, C., Marcianò, S., Gandolfi, S., Marengoni, M., Bersani, A., & Passerin D’Entreves, A. (2023). ELSMOR European Project: Experimental Results on an Innovative Decay Heat Removal System Based on a Plate-Type Heat Exchanger. Science and Technology of Nuclear Installations, 2023. https://doi.org/10.1155/2023/6672504
Profil recherché
Profil du candidat
Compétences requises ou souhaitées
Mécanique des fluides, Transferts thermiques, attrait pour les applications physiques. Une expérience avec l’environnement UNIX et une connaissance de l’ingénierie nucléaire seront appréciées.
Profil recherché
Etudiant(e) de niveau bac+5 en école d'ingénieur généraliste ou Master 2 avec un goût prononcé pour la modélisation des systèmes thermohydrauliques complexes en mécanique des fluides.