Proposition de post-doctorat CEA

1. Proposition de post-doctorat
DOMAINE DE RECHERCHE
Energie, thermique, écoulements / Sciences pour l’ingénieur
INTITULÉ DE LA PROPOSITION
Etude du comportement du cœur SFR innovant CADOR en situation d’accident grave
RÉSUMÉ DE LA PROPOSITION
Dans le contexte des recherches sur les réacteurs nucléaires de quatrième génération, le CEA
travaille sur les Réacteurs à Neutrons Rapides refroidis au sodium (RNR-Na). Le Laboratoire de pré-
Conception et Optimisation des Systèmes (LCOS), accueillant le post-doctorant, réalise des études de
fonctionnement et de sûreté de ces réacteurs : calculs de transitoires, études probabilistes de sûreté
(EPS), études de dimensionnement/optimisation de systèmes.
L’objectif fondamental de sûreté des réacteurs de 4
ème
génération est d’éliminer les risques de rejets
radiologiques nécessitant des mesures hors site trop contraignantes même en cas d’accident grave.
L’atteinte de cet objectif nécessite de garantir qu’un dégagement d’énergie mécanique propre à
conduire à la ruine du confinement ne puisse se produire en aucune circonstance. Dans ce but, la
conception des réacteurs de 4
ème
génération suit deux voies complémentaires : la prévention et la
mitigation des accidents graves. La prévention consiste à mettre en œuvre tous les moyens
techniques pour éviter l’accident redouté. La mitigation consiste à postuler cet accident redouté, puis à
mettre en œuvre les dispositifs adéquats pour maîtriser cette situation et ses conséquences.
Le concept de cœur CADOR (Cœur A effet DOppler Renforcé) s’inscrit dans cette démarche de
maîtrise des situations accidentelles au moyen d’une approche qui diffère de celle des cœurs de
RNR-Na classiques. Au lieu de tenter d’abaisser jusqu’à un niveau très faible les risques d’occurrence
de telles situations (prévention des initiateurs), l’objectif est de doter le cœur d’une résistance naturelle
liée à la conception, empêchant l’évolution de ces situations en accident grave non maîtrisable. Pour
ce faire, le principe du concept CADOR est d’accroître l’apport d’anti-réactivité liée à la contre-réaction
Doppler du cœur lors en cas d’accident.
Les premières études de thermohydraulique système ont montré le bon comportement du cœur
CADOR vis-à-vis de la prévention des transitoires accidentels, en ce qui concerne les insertions de
réactivité ainsi que les pertes de refroidissement (perte de débit primaire et perte de source froide).
Dans le cadre de ce post-doctorat, il s’agit désormais d’étudier le comportement de ce cœur innovant
en situation d’accident grave susceptible de mener à la fusion généralisée du combustible, d’en
examiner les conséquences et de discuter de l’efficacité des dispositifs de mitigation prévus à cet
effet. Le post-doctorant aura notamment en charge :
- le dessin des frontières entre Situations de Prévention (SP) et Situations de Mitigation (SM)
pour le cœur CADOR pour chaque grande famille de scénarios accidentels (perte de débit
primaire, insertion de réactivité, perte de débit locale) ;
- l’analyse spécifique du comportement du cœur CADOR en accident grave vis-à-vis d’autres
concepts de cœur de RNR-Na (concept hétérogène : CFV ; concept homogène : SFR).
A ces fins, le post-doctorant disposera d’une plateforme d’outils physico-statistiques développés au
DER/SESI en support à la pré-conception, incluant notamment les outils suivants :
- MACARENa dédié aux pertes de débit (ULOF) ;
- OCARINa dédié aux insertions de réactivité (UTOP) ;

2. - BETINa dédié aux bouchages d’assemblages (USAF) ;
- DETONa dédié à la vaporisation d’une bulle de combustible ;
- MARINa dédié à la mitigation des bains fondus dans le cœur.
Ces outils de calcul, développés sous MATLAB, ont l’avantage de présenter des temps de calcul
relativement courts par rapport aux codes mécanistes, et sont donc plus adaptés aux études de
préconception du réacteur. L’adaptation de ces outils aux spécificités du cœur CADOR, et
éventuellement la poursuite de leur développement, permettront ainsi de souligner les apports liés à
ce nouveau concept dans le domaine de la mitigation des accidents graves, et in fine d’orienter les
efforts de R&D à mener pour garantir la robustesse de la démonstration de sûreté du réacteur.
INFORMATIONS PRATIQUES
Commissariat à l’Energie Atomique et aux Energies Alternatives (CEA)
Département d’Etudes des Réacteurs/Service d’Etudes des Systèmes lnnovants
Cadarache, France
DOMAINES
Physique des réacteurs, thermohydraulique, sûreté, accidents graves
DATE DE DÉBUT SOUHAITÉE
Date de début souhaitée le 01/10/2017
PERSONNE A CONTACTER PAR LE CANDIDAT
Jean-Baptiste DROIN (jean-baptiste.droin@cea.fr)

3. Proposal of a postdoctoral position
Study of the innovative CADOR SFR core design behavior when facing severe accident
sequences
The CADOR nuclear core concept, featured by a reinforced Doppler reactivity feedback, was designed
in order to control accident sequences by using an approach that differs from the GEN-IV conventional
one. Instead of attempting to reduce the occurrence probability of such situations (initiator prevention)
to a very low level, the aim is to provide an inherent safety to the core thanks to design, thus
preventing the progression of these situations in unmanageable severe accidents.
Preliminary thermohydraulic studies have already shown the good behavior of the CADOR core
concerning the prevention of accidental transients, for reactivity insertion as for loss of cooling (loss of
primary flow and loss of heat sink).
The aim of this post-doctoral work is to study the behavior of this innovative core in a situation of
severe accident (associated to partial or total loss of core geometry), to examine its consequences
and to discuss the effectiveness of the mitigation systems. The post-doctoral candidate will in
particular be in charge of:
- the determination of the boundaries between the unlikely situations leading to core melting (severe
accidents) and those enabling to keep the core integrity (design extension conditions fulfilling design
basis accident safety criteria) for the CADOR core and for each large family of accident scenarios
(loss of primary flow, insertion of reactivity, local loss of flow);
- the specific analysis of the CADOR behavior in severe accident conditions in comparison with other
SFR core concepts.
For these studies, the post-doctoral candidate will use a platform of tools developed at CEA in support
of innovative core pre-design. These studies will enable to highlight the contributions brought by this
new concept regarding severe accident mitigation, and to suggest the direction that the R&D efforts
should take to ensure the reliability of the reactor safety demonstration.
Employer: Commissariat à l’Energie Atomique et aux Energies Alternatives – CEA (Atomic Energy
Commission)
Location: Cadarache, France
Disciplines: reactor physics, thermohydraulics, safety, severe accidents
To apply: contact electronically Jean-Baptiste Droin, PhD (jean-baptiste.droin@cea.fr)
The position will remain open until a suitable candidate is identified; however, applications received in
June will receive priority.