Thèse : Développement D'un Outil Numérique Pour
il y a 2 semaines
Cette offre est disponible dans les langues suivantes:
Date Limite Candidature : lundi 31 juillet 2023
**Informations générales**:
**Intitulé de l'offre **:Thèse : Développement d'un outil numérique pour la conception des réacteurs nucléaires pour la propulsion spatiale électrique (H/F)**
Référence : UMR5821-CHRVEL-149
Nombre de Postes : 1
Lieu de travail : GRENOBLE
Date de publication : lundi 10 juillet 2023
Type de contrat : CDD Doctorant/Contrat doctoral
Durée du contrat : 36 mois
Date de début de la thèse : 1 novembre 2023
Quotité de travail : Temps complet
Rémunération : 2 135,00 € brut mensuel
Section(s) CN : Interactions, particules, noyaux du laboratoire au cosmos
**Description du sujet de thèse**:
L'objectif de la thèse est de développer une méthodologie et un outil numérique permettant de réaliser la conception des réacteurs spatiaux de propulsion nucléaire électrique à partir de trois différents concepts de réacteurs nucléaires, plusieurs technologies de conversion d'énergie et deux types de radiateurs. Ce nouvel outil ainsi construit permettra d'évaluer diverses options technologiques possibles dans le domaine de la propulsion nucléaire spatiale et les optimiser en fonction des objectifs de la mission. Le doctorant sera le responsable principal du développement de cet outil de conception (programmé en langage PHYTON) et avec une contribution importante des membres de l'équipe Physique des réacteurs (et des partenaires extérieurs) pour la construction des modèles, la conception des systèmes et pour la réalisation des expériences dans l'installation MARGUERITE (Molten sAlt for eneRGy and nUclear spacE pRopulsion research and Teaching Experiment). Le travail du doctorant s'appuiera sur un certain nombre de modèles numériques déjà existants pour les réacteurs MSR et Heat Pipe, le radiateur et les convertisseurs thermoélectriques. Le travail de la thèse sera structuré en trois phases:
Phase 1 - Développement des modèles associés au réacteur nucléaire, aux systèmes de transport de chaleur, au blindage contre les radiations et au contrôle
L'objectif de la première phase de la thèse est de construire les modèles neutroniques et thermo-hydrauliques du cœur du réacteur nucléaire pour les trois concepts de réacteurs sélectionnés (HPR, LMR et MSR). Les modèles neutroniques permettant de calculer la masse critique du réacteur seront construits à partir d'un méta-modèle développé par des simulations de type Monte Carlo avec le code SERPENT. Le doctorant développera aussi des modèles thermo-hydrauliques simplifiés permettant d'évaluer les températures, les flux de chaleur et les débits dans les divers composants du cœur du réacteur. À partir de ces résultats, les dimensions et masses des principaux composants du cœur du réacteur pourront êtres déterminées. Ce travail va bénéficier de l'apport de nos collaborateurs de Politecnico di Milano (POLIMI) qui contribueront, par leur expertise, à la conception des réacteurs HPR.
Phase 2 - Développement des modèles associés aux systèmes de conversion d'énergie, de propulsion électrique et de rayonnement de chaleur dans l'espace (radiateur)
Dans cette phase, l'effort de modélisation sera concentré sur les systèmes de conversion d'énergie, le radiateur et les propulseurs électriques. Trois systèmes de conversion d'énergie seront modélisés : (a) Convertisseurs Thermoélectriques en collaboration avec HOTBLOCK, (b) Cycle Stirling et (C) Cycle Rankine avec Potassium en collaboration avec POLIMI. Deux types de modèles de radiateurs seront implémentés : (a) un radiateur utilisant des pompes mécaniques et (b) un radiateur utilisant des caloducs. Les modèles thermiques des caloducs et de conduction pour le radiateur seront aussi comparés à des résultats d'expériences menées dans l'installation MARGUERITE (Molten sAlt for eneRGy and nUclear spacE pRopulsion research and Teaching Experiment). Enfin, le système de propulsion électrique sera modélisé de manière relativement simple afin de déterminer l'impulsion spécifique totale et la poussée totale de l'engin.
Phase 3 - Implémentation dans l'outil de conception de la méthodologie d'optimisation et réalisation d'une première étude sur trois concepts différents : HPR, LMRs et MSR
La dernière phase du développement de l'outil de conception consistera à implémenter un ou plusieurs algorithmes d'optimisation permettant de définir la masse totale de l'engin comme paramètre à minimiser avec plusieurs contraintes dont la criticité du réacteur. Une fois le développement de l'outil achevé, le doctorant devra l'utiliser pour effectuer une étude paramétrique sur les trois types de réacteurs : HPR, LM et MSR selon des critères de performance conjointement définis avec Thales Alenia Italie (TASI).
**Contexte de travail**:
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