Sujet de stage
L’objet du stage est de contribuer à la vérification et la validation du schéma de calcul du débit de dose proposé par l’équipe d’analyse nucléaire de l’IRFM, appelé D1S générique. Ce schéma de calcul a pour objectif en une simulation unique de résoudre le problème du transport des neutrons, du calcul de la source de gammas d’activation induite par les réactions nucléaires de ces neutrons, et le transport de ces gammas pour évaluer le débit de dose généré après l’arrêt des plasmas ou des fusions dans une installation expérimentale ou dans un réacteur de fusion. L’évaluation de ces débits de dose est fondamentale pour la conception de futurs réacteurs et la préparation des scénarios de maintenance. Cette dernière sera nécessaire pour le maintien en condition opérationnelle des réacteurs. La méthodologie D1S est aujourd’hui très largement utilisée pour le réacteur ITER et pour l’évaluation des niveaux de débits de dose dans toutes les zones d’intervention du personnel.
Description de l’offre
La validation a pour objectif de vérifier que le code produit des résultats conformes avec ce qui est attendu en termes de comparaison avec d’autres codes ou avec des résultats expérimentaux dans des installations dédiées aux études de fusion (de type réacteur ou générateur de neutrons de fusion). Les expériences seront extraites des bases de données internationales telles que la base SINBAD de l’OCDE/AEN ou de configurations types (générateur de neutrons de 14 MeV FNG, réacteur JET ou cas d’école ITER Organization). Le processus de validation requiert donc de modéliser fidèlement les configurations étudiées et d’analyser et de comprendre les écarts possibles avec les résultats des autres codes ou les résultats expérimentaux : erreur de modélisation, limitation de la méthode, problème lié aux données nucléaires de la simulation, ….
Le schéma de calcul du débit de dose proposé par l’IRFM est un schéma appelé D1S qui est couramment développé sur la base de codes de calcul par la méthode Monte Carlo. Ces codes simulent le transport des particules neutres ou chargées dans la matière et sont fréquemment utilisés en radioprotection pour simuler des problèmes couplés neutron – gamma dans lesquels les productions de gamma par les réactions nucléaires des neutrons sont évaluées, et ensuite simulées pour obtenir des grandeurs nucléaires dérivées (flux de gamma, échauffement gamma, …). La production de ces gammas est faite sur la base de données nucléaires de production de particules secondaires promptes (produites au moment de la réaction). La méthode D1S consiste à réaliser des calculs couplés neutron – gamma mais en remplaçant les données de productions promptes par des données de productions retardées, dues à l’activation des structures dans une installation. Pour cela, des calculs analytiques simples permettent d’évaluer l’intensité de la source de gammas retardés grâce à la résolution de formulations simplifiées des équations de Bateman. Les implémentations existantes sont généralement basées sur un code américain appelé MCNP et d’une part modifient les sources du code, d’autre part s’appuient sur des fichiers de données externes et enfin utilisent des données nucléaires adaptées pour utiliser des productions de gammas retardés. L’implémentation de l’IRFM est une implémentation complètement externe au code principalement utilisée sur le code du CEA TRIPOLI-4, qui ne modifie que les fichiers de données nucléaires et qui peut ainsi théoriquement se porter sur MCNP, SERPENT, OpenMC ou tout autre code de calcul qui réalise des calculs couplés neutron – gamma.
Le stage pourra aussi être l’occasion de proposer des améliorations à la version existante du schéma de calcul, en adaptant par exemple la méthodologie testée actuellement sur MCNP et sur TRIPOLI-4 à d’autres codes tels que OpenMC et SERPENT-2. Des fonctionnalités nouvelles pourront aussi être ajoutées au code en fonction des besoins exprimés par l’étudiant(e).
Moyens / Méthodes / Logiciels
Méthod de Monte Carlo/TRIPOLI-4
Profil du candidat
Image de synthèse (tracé de rayon), traitement d’images, IA/ML, optique
Localisation du poste
Site
Cadarache
Localisation du poste
France, Provence-Côte d’Azur, Bouches du Rhône (13)
Ville
St Paul Lez Durance
Critères candidat
Langues
Anglais (Intermédiaire)
Diplôme préparé
Bac+5 – Diplôme École d’ingénieurs
3e année d’Ecole d’ingénieur, Master 2