IRESNE

Nos recherches

IRESNE axe une partie de ses recherches sur le développement des petits réacteurs modulaires.​​

Notre recherche au sein du projet industriel NUWARD^TM

Dans le cadre de notre collaboration au projet NUWARD^TM avec EDF, Naval Group et TechnicAtome, les chercheurs de l’Institut de Recherche sur les Systèmes Nucléaires pour la production d’Energie bas carbone (IRESNE), mettent à contribution leur expertise et leurs connaissances sur différents axes de recherche.

• Etudes de neutroniques du cœur : 
  Les scientifiques positionnés sur la recherche dans le cadre des SMR concentrent notamment leurs efforts sur des études neutroniques ainsi que sur la conception de schémas de calculs consacrés aux SMR. Par exemple, de par l’absence du bore soluble dans le réacteur, les grappes de commande jouent, dans ce cas de figure, un rôle important. Il est alors nécessaire d’étudier leur nature et leurs interactions lors du fonctionnement et de l’arrêt du réacteur. Les équipes élaborent ainsi une image de cœur, un plan de chargement et un schéma de pilotage répondant aux contraintes de la chaudière NUWARD^TM.
  

• Études de préconception d’architecture de systèmes passifs :
  L’un des avantages des « Small Modular Reactor » est de faciliter par leur petite taille et donc leur plus faible puissance résiduelle l’intégration de systèmes de sûreté passifs. Ainsi, nos équipes étudient et élaborent d’ingénieuses conceptions d’architectures permettant l’introduction de systèmes innovants au sein du réacteur qui garantissent une autonomie de plusieurs jours en situation accidentelle.
  

• Études des scénarios d’accidents graves :
  Forts de nos études déjà réalisées sur les modèles plus puissants de réacteurs, nos scientifiques disposent, d’ores et déjà, d’une expertise en modélisation de scénarios d’accidents graves et calculs du terme source. Ces modèles sont adaptés pour étudier la rétention du corium en cuve et le transport des produits de fission. Ainsi, nos collaborateurs d’IRESNE approfondissent les études préalablement réalisées et les adaptent aux SMR.

• De nouvelles installations pour une expérimentation unique :
  La recherche sur cette nouvelle filière de réacteur et en particulier sur NUWARD^TM qui embarque des innovations technologiques majeures implique la réalisation d’expérimentations afin de qualifier ces composants innovants. Ainsi une partie de nos plateformes d’essais répond aux besoins en expérimentation et nous travaillons à la conception et au développement de nouvelles « boucles expérimentales » afin de tester les développements technologiques tels que les générateurs de vapeur compacts et le système de refroidissement passif du cœur. De nouveaux essais spécifiques fortement instrumentés sont également conçus par nos experts pour étudier les mécanismes physiques d’activation de la convection naturelle en conditions mono ou diphasique.
  

• Les dernières versions des outils de calcul scientifique (OCS) :
  Les essais sur boucles expérimentales permettent de valider l’OCS de thermo-hydraulique CATHARE-3 développé par les experts du CEA. En particulier de nouveaux essais spécifiques fortement instrumentés sont conçus par nos experts pour étudier les mécanismes physiques d’activation de la convection naturelle en conditions mono ou diphasique. Ces essais de caractérisation fine de la phénoménologie des systèmes passifs servent à améliorer et valider les modèles de CATHARE-3 nécessaires à la démonstration de sûreté de NUWARD^TM.
  Parallèlement, côté neutronique, les études basculent progressivement vers le nouvel outil de référence APOLLO3. Cet OCS fait l’objet d’une démarche de validation numérique pour décrire au mieux le fonctionnement particulier du cœur sans bore soluble avec beaucoup de poisons consommables et la présence des barres fortement insérées au cours du cycle.​
  
  
  
  

Notre recherche sur des SMR non purement électrogènes

Les SMR offrent des applications en dehors de la production d’électricité. Ils sont en mesure de fournir de l’électricité et de la chaleur afin de produire de l’hydrogène, produire de l’eau douce, fournir de la chaleur pour des procédés industriels ou alimenter des réseaux de chauffage urbain etc. Ces nouvelles applications font l’objet d’axes de recherche poursuivis par nos scientifiques.

• Études d’esquisses de SMR calogènes de petites puissance :
  Afin de répondre à ces nouveaux besoins, nos équipes travaillent sur des esquisses de concepts de SMR calogènes de petite puissance et avec des points de fonctionnement à basses température et pression ce qui permet de grandement simplifier les composants nucléaires. Ainsi trois esquisses sont étudiées se distinguant par leur architecture, les températures d’eau liquide fournie, les tailles de cœur et les durées de cycle. Ces esquisses font l’objet d’études tant techniques qu’économiques pour s’assurer qu’elles répondent à un besoin tout en étant viables économiquement.
  

• Études d’option de stockage thermique :
  Pour améliorer leur rentabilité, les SMR électrogènes peuvent être couplés à des systèmes de stockage thermique qui permettent de suivre la demande des réseaux de chaleur par exemple tout en privilégiant un fonctionnement du réacteur à puissance nominale.
  

• SMR et électrolyse à haute température :
  Dans l’objectif de produire de l’hydrogène, une méthode déjà éprouvée est valorisable : l’électrolyse de l’eau dont un procédé fonctionnant à haute température développé au LITEN permet un meilleur rendement énergétique que l’électrolyse conventionnelle à basse température.
  Ainsi, nos équipes, associées à celle du LITEN, étudient des systèmes de conversion d’énergie couplant SMR fonctionnant en cogénération et électrolyse à haute température (EHT) dont le procédé requiert à la fois de l’électricité et de la chaleur. Différents modes de couplage direct et indirect sont considérés ainsi que différents points de prélèvement de la chaleur côté SMR et récupération de la chaleur fatale côté EHT sont étudiés. Ces études montrent que le couplage SMR-EHT permet d’améliorer le rendement global de l’installation.

• Des systèmes de conversion d’énergie modélisés :
  Afin de pouvoir évaluer les performances techniques des systèmes hybrides conjuguant SMR, stockage et EHT, nos experts élaborent un outil de modélisation du système multi-convertisseur d’énergie. Cet outil conjugué aux outils de calcul scientifique déjà maîtrisés permettra de réaliser des études de fonctionnement des systèmes hybrides selon les fluctuations sur les réseaux de distribution d’électricité et de chaleur.​