Présentation de la société : CNRS

Le Centre national de la recherche scientifique est un organisme public de recherche pluridisciplinaire placé sous la tutelle du ministère de l’Enseignement supérieure et de la Recherche. Créé en 1939 et dirigé par des scientifiques, il a pour mission de faire progresser la connaissance et être utile à la société dans le respect des règles d’éthique, de déontologie et d’intégrité scientifique.

Missions

Sujet de thèse :
Contexte : L’énergie nucléaire par fission est appelée à jouer un rôle clé dans l’exploration spatiale au cours des prochaines années. Deux grands types de réacteurs nucléaires sont généralement envisagés pour les systèmes de propulsion spatiale : la propulsion nucléaire thermique (NTP) et la propulsion nucléaire électrique (NEP) . Dans le concept NTP, un fluide caloporteur (généralement de l’hydrogène liquide) est chauffé à haute température dans un réacteur nucléaire, puis détendu dans une tuyère pour produire de la poussée. Cette approche offre une poussée importante, mais pose également des défis majeurs en matière de fiabilité du combustible, de tests du réacteur et de sécurité opérationnelle. À l’inverse, le concept NEP repose sur un principe fondamentalement différent : l’énergie thermique produite par le réacteur nucléaire est convertie en électricité, laquelle alimente un système de propulsion électrique. La NEP offre une fiabilité accrue et simplifie les procédures de test et de sûreté par rapport à la NTP, mais au prix d’une poussée plus faible.

Depuis 2018, l’équipe de physique des réacteurs du LPSC Grenoble travaille sur la conception de micro-réacteurs destinés à la NEP, ainsi que sur le développement d’outils numériques spécifiquement adaptés à la modélisation de ces systèmes nucléaires. Cette équipe étudie actuellement deux concepts de réacteurs dans le cadre du projet RocketRoll [1], financé par l’Agence Spatiale Européenne (ESA) : les réacteurs à sels fondus (MSR) et les réacteurs à caloducs (HPR) . Pour mener ces études, deux outils de calcul sont utilisés : PRESTO et NepFOAM. PRESTO (NEP Rocket Design Tool) est un outil d’optimisation conçu pour identifier les paramètres de conception optimaux d’un concept de réacteur donné, y compris sa géométrie, ses dimensions, ses matériaux et ses technologies. Son développement se poursuit actuellement en collaboration avec le CNES (Centre National d’Études Spatiales) dans le cadre d’une thèse cofinancée. Pour réaliser des analyses détaillées du réacteur, l’équipe utilise un outil multiphysique appelé NepFOAM [2][3], qui couple numériquement OpenFOAM et SERPENT 2. OpenFOAM est une boîte à outils C++ dédiée au développement de solveurs numériques pour les problèmes de mécanique des milieux continus, notamment en dynamique des fluides (CFD) , basée sur la méthode des volumes finis (FVM) . SERPENT 2 est un code Monte Carlo tridimensionnel polyvalent pour les calculs de transport de neutrons. L’outil multiphysique comprend trois modules interconnectés : neutronique, thermo-hydraulique et thermo-mécanique. Divers phénomènes physiques, champs scalaires et champs vectoriels sont utilisés pour coupler ces trois modules, ce qui fait de ce couplage un aspect essentiel de la modélisation des réacteurs, particulièrement dans le cas de combustibles liquides, comme dans les MSR. Lors des simulations numériques, ces trois modules sont exéc
Voir plus sur le site emploi.cnrs.fr…

Conditions particulières d'exercice

Le Centre national de la recherche scientifique est l’une des plus importantes institutions publiques au monde : 34 000 femmes et hommes (plus de 1 000 laboratoires et 200 métiers) , en partenariat avec les universités et les grandes écoles, y font progresser les connaissances en explorant le vivant, la matière, l’Univers et le fonctionnement des sociétés humaines. Depuis plus de 80 ans, y sont développées des recherches pluri et interdisciplinaires sur tout le territoire national, en Europe et à l’international. Le lien étroit que le CNRS tisse entre ses missions de recherche et le transfert vers la société fait de lui un acteur clé de l’innovation en France et dans le monde. Le partenariat qui le lie avec les entreprises est le socle de sa politique de valorisation et les start-ups issues de ses laboratoires (près de 100 chaque année) témoignent du potentiel économique de ses travaux de recherche.

Profil recherché

Contraintes et risques :