Interfaces en physique des réacteurs nucléaires: Contribution à la modélisation et au développement de méthodes numériques associées en neutronique et physique du corium

Dans le cadre industriel des réacteurs nucléaires de fission électrogènes, cette synthèse d’une grandepartie de mes activités de recherche est faite sous le thème de la modélisation et du développement deméthodes pour la simulation numérique de phénomènes associés aux interfaces entre différents matériaux.Ces travaux s’inscrivent dans deux domaines distincts de la physique des réacteurs nucléaires : d’une part,la neutronique qui s’intéresse à la caractérisation de la population des neutrons au sein d’un réacteurde fission, d’autre part, la physique du corium qui porte sur le comportement des matériaux fondus(combustible, structure, ...) du réacteur au cours d’un accident grave de fusion du cœur.En neutronique, les besoins en simulation relatifs aux réacteurs à neutrons rapides refroidis au sodiumm’ont amené à participer au développement d’un solveur 3D pour l’équation de transport des neutronsbasé sur la méthode Galerkin discontinue. Dans ce cadre, j’ai contribué :• à l’analyse et au développement de méthodes de raffinement adaptatif hp (en ordre et en espace)associées à ce schéma de discrétisation spatiale ;• à l’extension de la théorie standard des perturbations (qui permet de relier les variations de réactivitéaux variations locales des paramètres régissant l’état du système) à cette discrétisation adaptative ;• à l’amélioration du traitement de l’interface entre le cœur et le réflecteur d’un réacteur à neutronsrapides vis-à-vis de l’homogénéisation énergétique.Pour ce qui est de la physique du corium, en support à l’étude de la stratégie de rétention du corium encuve pour les réacteurs à eau légère, mes travaux ont porté essentiellement sur la modélisation tant à uneéchelle macroscopique que mésoscopique de certains phénomènes associés au comportement du corium.En particulier, j’ai contribué :• à l’amélioration de la modélisation thermohydraulique de la couche métallique supérieure du bainde corium ;• au développement d’une modélisation mésoscopique de la diffusion multicomposant multiphasiqueassociée à la cinétique de stratification des phases liquides du bain ;• à l’analyse du couplage des modèles de thermohydraulique et thermochimie pour le corium vis-à-visde la cohérence des données thermodynamiques mises en jeu.Par-delà la diversité des “physiques”, modèles et méthodes numériques mis en jeu dans les travauxrapportés ici, y est illustrée la position que j’ai essayé d’occuper dans ces processus de recherche à l’interfacepluridisciplinaire entre application industrielle et recherche académique