Couplage Multiphysique pour les Transitoires Surcritiques en Réacteurs à Sels Fondus H/F - CEA

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 coeur 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 curiositéLa phénoménologie impliquée fait appel à la neutronique (pour la puissance du réacteur), à l'hydrodynamique compressible (pour la propagation des ondes) et à la mécanique (pour l'interaction fluide-structure concernant la cuve).
L'outil développé fait appel à deux codes de calcul qui sont couplés afin de résoudre les transitoires. Le premier, Europlexus, simule la dynamique rapide (fluide compressible et structure), et le second, APOLLO3, simule le transport neutronique.
En 2025, des calculs ont montré la faisabilité du couplage interaction fluide-structure et neutronique permettant de prendre en compte à la fois le transitoire neutronique, l'écoulement du combustible et la déformation de la cuve. Ainsi, le code Europlexus simule à la fois l'écoulement compressible et la déformation de la cuve avec un matériau élastoplastique (couplage interne au code), et APOLLO3 simule le transport neutronique, les deux codes étant liés par un algorithme de couplage explicite.
Ce travail a aussi permis l'identification de verrous scientifiques tels que la loi d'état décrivant le combustible liquide, la déformation de la géométrie vue par la neutronique, et dans une moindre mesure, l'optimisation du schéma de couplage. Si le premier sujet est en cours d'étude dans le cadre d'une thèse, les deux autres sont toujours d'actualité. En effet, à ce jour, le maillage neutronique n'évolue pas : il reste fixe alors que les maillages fluide et structure peuvent se déplacer. La rétroaction de la mécanique sur la neutronique n'est donc pas pris en compte durant la simulation, ce qui est une hypothèse.
Afin d'étudier l'impact de la déformation de la cuve sur la neutronique pendant le transitoire, il est nécessaire de pouvoir déformer la géométrie vue par la neutronique. A l'aide de l'outil de couplage actuel, on évaluera initialement l'impact de configurations déformées sur les résultats neutroniques, puis on cherchera à prendre en compte la déformation de la cuve de manière simplifiée (variations de volume/densité) dans APOLLO3. On cherchera ensuite à faire évoluer le couplage en cherchant à prendre en compte la déformation de manière explicite. On s'intéressera notamment à l'outil Trust-NK, qui couple au sein d'un même outil la thermohydraulique et la neutronique sur un maillage déformable, dont la déformation pourra être pilotée via le couplage avec Europlexus.
Une autre piste pour l'évolution de l'outil de couplage est l'utilisation du code de mécanique de nouvelle génération MANTA qui permettra une meilleure flexibilité, l'exploration d'algorithmes de couplage évolués, voire d'envisager une simulation intégrant toutes les physiques couplées dans cet outil.

De formation Bac +5 (ingénieur/master), le candidat devra disposer de compétences solides en mécanique des fluides compressibles, en neutronique, en mécanique des structures ainsi qu'en informatique (notamment python).
Compte tenu de la diversité des disciplines abordées, le candidat devra faire preuve d'une forte capacité d'adaptation et d'autonomie. Proactivité et prise d'initiative seront également appréciées.
Une appétence pour le nucléaire innovant (start-ups, génération IV, ...) sera un bonus.