Stage - ANALYSES DE CRITICITE POUR L'ENTREPOSAGE DES ASSEMBLAGES COMBUSTIBLES D'UN LFR

A propos de newcleo 

Depuis sa fondation en 2021, newcleo s'est rapidement imposé comme un acteur innovant dans le domaine de l'énergie nucléaire. newcleo ambitionne de concevoir, construire et exploiter des réacteurs modulaires avancés de génération IV (AMR) refroidis par du plomb liquide et alimentés par des matières nucléaires valorisables. 

Grâce à une combinaison innovante de technologies reconnues et éprouvées, et en capitalisant sur un modèle industriel nucléaire basé sur la fabrication et le multi-recyclage du combustible MOX, newcleo vise à fermer le cycle du combustible nucléaire tout en produisant de manière sûre une énergie plus propre, accessible et pratiquement inépuisable, indispensable aux économies bas-carbone. 

Avec un chiffre d'affaires de 70 millions d'euros en 2024, plus de 570 millions d'euros de financements privés et plus de 100 partenariats et collaborations stratégiques, la croissance du groupe newcleo est soutenue par l'acquisition ciblée d'entreprises clés dotées d’une solide expertise dans les domaines de l’ingénierie, de la fabrication d’équipements ou encore de la gestion des déchets nucléaires.  

Avec plus de 900 collaborateurs hautement qualifiés répartis en France, au Royaume-Uni, en Italie, en Suisse et en Slovaquie, newcleo dispose des compétences et services nécessaires à la réalisation de son ambitieux programme de déploiement. Le groupe contribue également à l’essor d’une filière industrielle nucléaire dédiée aux petits réacteurs modulaires, en Europe et au-delà. 

newcleo développe des réacteurs modulaires de petite taille de Génération IV refroidis au plomb, utilisant du combustible nucléaire à oxyde mixte (MOX). L’entreposage des assemblages combustibles neufs et usés est prévu dans des zones dédiées au sein du bâtiment réacteur, garantissant un niveau de sûreté adéquat pour la radioprotection et la criticité.

La conception du bâtiment nécessite des études de criticité avec différentes configurations d’éléments combustibles, afin de garantir l’absence de risque de retour en criticité dans toutes les situations de cœur non constitué (ie hors du fonctionnement normal du cœur). Ces analyses peuvent être réalisées à l’aide de codes Monte Carlo ou déterministes.

Le stage porte sur l’analyse de criticité des salles de stockage du combustible à l’aide des codes Monte Carlo OpenMC [1] et SERPENT II [2] ou déterministe tel que CRISTAL [3].

Les SMR LFR développés par newcleo utiliseront du MOX comme combustible nucléaire. Le combustible est organisé en assemblages hexagonaux entreposés dans le bâtiment réacteur avant et après leur utilisation dans le cœur.

Pour concevoir les zones d’entreposage du combustible, il est crucial de garantir une exploitation sûre, sans risque de retour en criticité. Cette condition est vérifiée en résolvant de nombreux problèmes de valeur propre k, où k est le facteur de multiplication des neutrons [4].

Les facteurs influençant k sont la composition des assemblages combustible, leur disposition, leur environnement, y compris l’humidité de l’air [5] et les conditions de réflexion neutronique autour des assemblages. La criticité doit également être exclue des opérations non souhaitées ou accidentelles, par exemple la chute d’un assemblage combustible dans l’entreposage.

Ce type d’analyse est généralement réalisé à l’aide de codes Monte Carlo ou de codes déterministes.

Votre mission consiste à prendre en main les outils de calculs scientifiques pour créer un modèle des entreposages du combustible et réaliser des analyses de criticité, avec des études de sensibilités aux différents facteurs. Vous proposez des optimisations et apportez votre soutien à la conception.

Les résultats produits complèteront les informations nécessaires pour le développement du réacteur développé par newcleo.

Feuille de route

• Lecture de documents techniques internes pour comprendre le projet.
• Prise en main des codes de calculs scientifiques (Monte Carlo et code déterministe).
• Utilisation de Python pour la réalisation des calculs.
• Préparation des jeux de données de calculs, réalisation des calculs et études de sensibilités.
• Analyse des résultats.
• Préparation d’un rapport technique.

NOUS IMAGINONS QUE VOUS AVEZ DEJA :

• Formation en école d’ingénieur dans le domaine de la physique avec spécialisation en génie nucléaire, neutronique ou radioprotection. 
• Connaissance de l’environnement informatique pour des calculs scientifiques (environnement linux, langage informatique par ex-Python).
• Maîtrise de l'anglais.
• Vous êtes une personne confiante et vous vous efforcez chaque jour à être digne de la confiance de vos collègues.
• Vous cherchez activement à être une personne curieuse, raisonnable, attentionnée et engagée.

CONTEXTE DE TRAVAIL

Poste basé à Lyon ou Turin. 
Déplacements ponctuels possibles entre Lyon et Turin.

REFERENCES

[1] Paul K. Romano et al. OpenMC: A state-of-the-art Monte Carlo code for research and development. Annals of Nuclear Energy, 82:90–97, 2015.
[2] Jaakko Leppänen et al. The Serpent Monte Carlo code: Status, development and applications in 2013. Annals of Nuclear Energy, 82:142–150, 2015.
[3] CRISTAL v2: new package for criticality calculations

Jm. Gomit, I. Duhamel, Y. Richet, A. Entringer, C. Magnaud, F. Malouch, .Carmouze C

[3] U.S. Nuclear Regulatory Commission NUREG-0800. Criticality Safety of Fresh and Spent Fuel Storage and Handling. 2007.
[4] Sungwook Choi, Sungmin Kim, and Bon-Seung Koo. Criticality Analysis for SMART Fuel Storage. Transactions of the Korean Nuclear Society Autumn Meeting, Yeosu, Korea, 2018.