La promotion de la relève est une priorité pour les exploitants des centrales nucléaires suisses. À leur demande, swissnuclear soutient des projets de recherche axés sur la pratique dans les domaines de la sécurité, de l’exploitation à long terme et de la rentabilité, menés par des institutions reconnues. Leurs résultats sont présentés lors de la « Journée de la recherche », organisée tous les deux ans par swissnuclear.
Dans le cadre d’un appel à projets concurrentiel, swissnuclear soutient plusieurs projets de recherche menés à l’Institut Paul Scherrer (département Nuclear Engineering and Sciences). Ces projets ont pour objectif de préserver les compétences techniques dans le domaine nucléaire. Au cours de la période de financement actuelle, swissnuclear soutient cinq doctorants, quatre post-doctorants ainsi que plusieurs étudiants en master.
Une brève introduction ?
Dans le cadre de ce projet, des expériences sont menées dans l'installation d'essais à grande échelle PANDA afin d'étudier les phénomènes thermohydrauliques liés à la sûreté dans les enceintes de confinement des réacteurs à eau bouillante et des réacteurs à eau pressurisée. L'accent est mis sur l'influence de la conception des diffuseurs et des gaz non condensables dans le bassin de décompression des réacteurs à eau bouillante, ainsi que sur la circulation naturelle et la distribution de l'hydrogène dans les enceintes de confinement des réacteurs à eau pressurisée. Les résultats enrichissent les bases de données existantes, soutiennent les programmes internationaux (OCDE/AEN PANDA-2) et contribuent à la sécurité d'exploitation des centrales nucléaires suisses.
Ce projet vise à mettre au point un sorbant sélectif permettant d'éliminer efficacement le radionucléide à longue demi-vie ⁶⁰Co des eaux usées des centrales nucléaires. L'accent est mis sur la synthèse hydrothermale et l'application du matériau prometteur MgNa₃H(PO₄)₂, qui présente une sélectivité et une capacité de sorption élevées pour le ⁶⁰Co. Ce projet s'inscrit dans la continuité du projet CoDAMP de la période de financement 2024-2025.
Cette étude examine les effets thermiques des dépôts de CRUD sur les gaines en Zircaloy dans les réacteurs à eau bouillante. En combinant une caractérisation expérimentale détaillée du CRUD avec une modélisation avancée de type Lattice-Boltzmann, elle analyse l'influence de la microstructure, de la composition et du stade de formation du CRUD sur le transfert de chaleur local. L'objectif est de développer un modèle de simulation du transfert de chaleur permettant d'analyser les effets thermiques du CRUD sur les gaines en Zircaloy dans un réacteur à eau bouillante. Ce projet s'inscrit dans la continuité du projet RESCUE de la période de financement 2024-2025.
Ce projet se concentre sur l'influence de l'hydrogène et des hydrures sur le comportement au fluage en fonction de la température dans les gaines de combustible, dans des conditions de réacteur et de stockage. Des essais de fluage expérimentaux et des méthodes de caractérisation modernes permettront de mieux comprendre le comportement des matériaux. Ce projet s'inscrit dans la continuité du projet HyCronus de la période de financement 2024-2025.
Le projet MAI enrichit le code de simulation MELCOR à l'aide de méthodes d'intelligence artificielle et d'apprentissage automatique afin de permettre une simulation plus efficace et plus précise des accidents graves. L'accent est mis sur l'amélioration des modèles de condensation, l'accélération des calculs ainsi que sur les analyses d'incertitude et de sensibilité. S'appuyant sur une thèse en cours, des modèles basés sur des réseaux neuronaux artificiels (ANN) sont développés, validés et couplés à MELCOR afin d'améliorer durablement la capacité de prédiction et l'applicabilité du code. Ce projet s'inscrit dans la continuité du projet MAI de la période de financement 2024-2025.
Le projet ModWRS-III étudie les contraintes résiduelles de soudage dans les composants des centrales nucléaires critiques pour la sûreté à l'aide de simulations optimisées par la méthode des éléments finis en 3D. S'appuyant sur des projets antérieurs, il analyse en particulier les soudures de réparation ainsi que l'influence des transformations microstructurales sur les contraintes résiduelles. L'objectif est d'améliorer la capacité de prévision des contraintes résiduelles de soudage (WRS) afin de faciliter l'évaluation des mécanismes liés au vieillissement dans le cadre de l'exploitation à long terme des centrales nucléaires suisses. Ce projet s'inscrit dans la continuité du projet ModWRS-II de la période de financement 2024-2025.
Le projet développe un concept de simulation couplée pour les écoulements en ébullition dans les assemblages combustibles, qui combine les méthodes d'Euler, la méthode de suivi d'interface (ITM) et la méthode de Boltzmann sur réseau (LBM). L'objectif est de simuler avec une haute résolution les phénomènes d'ébullition transitoires locaux tout en reproduisant les conditions d'écoulement globales de l'ensemble de l'assemblage combustible. Le perfectionnement du code ITM T-Flows permet en outre d'améliorer considérablement la précision du modèle en ce qui concerne les limites de phase et les processus de transfert thermique. Ce projet s'inscrit dans la continuité du projet BRAVA de la période 2024-2025.
Ce projet prolonge les travaux en cours visant à déterminer les termes de source, la dose et la chaleur de désintégration résiduelle des éléments combustibles usés pour des temps de décroissance très courts. S'appuyant sur des projets antérieurs, il développe des validations, des études de sensibilité ainsi que de nouvelles approches basées sur la modélisation, les modèles de substitution et l'intelligence artificielle pour un calcul rapide et robuste de la chaleur de désintégration résiduelle. L'objectif est d'améliorer la quantification des incertitudes et d'apporter un soutien solide aux analyses liées à la sûreté. Ce projet s'inscrit dans la continuité du projet swissneutronics de la période de financement 2024-2025.
Dans le cadre de ce projet, un outil visuel interactif basé sur les réseaux bayésiens est développé afin de mieux modéliser et analyser les incertitudes dans l'évaluation de la sécurité préventive de niveau 2 (PSA). L'objectif est d'évaluer de manière transparente l'influence des incertitudes ainsi que des stratégies d'accident et d'urgence sur le risque d'accidents majeurs.
Une brève introduction ?
Ce projet étudie le comportement à l'irradiation de gaines en zirconium revêtues de chrome et résistantes aux accidents, destinées aux réacteurs à eau légère. L'accent est mis sur l'interface Cr-Zr ainsi que sur la couche superficielle oxydée, qui sont analysées à l'aide de méthodes microscopiques modernes. L'objectif est d'évaluer la stabilité structurelle sous irradiation neutronique afin de soutenir la stratégie future pour l'application industrielle des gaines ATF revêtues de chrome.
Dans le cadre du projet BRAVA, des modèles CFD sont développés et validés pour simuler les écoulements en phase d'ébullition dans les assemblages combustibles des centrales nucléaires suisses. La combinaison de méthodes détaillées (ITM, LBM) et à grande échelle (approche d'Euler), ainsi que l'intégration d'un modèle de bilan de population et de l'apprentissage automatique, permettent de simuler de manière réaliste et d'évaluer de manière fiable aussi bien des éléments combustibles complets que des zones à haute résolution locale.
Ce projet vise à mettre au point un sorbant sélectif permettant d'éliminer efficacement le radionucléide à longue demi-vie ⁶⁰Co des eaux usées des centrales nucléaires. Il se concentre sur la synthèse hydrothermique et l'application du matériau prometteur MgNa₃H(PO₄)₂, qui présente une sélectivité et une capacité de sorption élevées pour le ⁶⁰Co.
Ce projet se concentre sur l'influence de l'hydrogène et des hydrures sur le comportement au fluage, en fonction de la température, des gaines de combustible dans les conditions de fonctionnement du réacteur et de stockage. Des essais de fluage expérimentaux et des méthodes de caractérisation modernes permettront de mieux comprendre le comportement des matériaux.
Ce projet étudie l'influence de l'hydrogène et des hydrures sur le comportement mécanique des gaines de barres de combustible irradiées dans le cadre du stockage et du transport de combustible nucléaire usé. Il se concentre sur la caractérisation de la répartition des hydrures à l'aide de l'EBSD et de la radiographie neutronique, ainsi que sur des essais mécaniques réalisés sur des échantillons en forme de C.
Dans le cadre du projet MAI, le code de simulation MELCOR est enrichi de méthodes d'intelligence artificielle et d'apprentissage automatique afin d'améliorer l'efficacité et la précision de la simulation d'accidents graves. Les axes prioritaires sont l'amélioration des modèles de condensation, l'accélération des calculs ainsi que les analyses d'incertitude et de sensibilité. S'appuyant sur une thèse en cours, des modèles basés sur des réseaux neuronaux artificiels (ANN) sont développés, validés et couplés à MELCOR afin d'améliorer durablement la capacité de prédiction et l'applicabilité du code.
S'appuyant sur les travaux relatifs aux contraintes résiduelles de soudage présentés dans le document LNM-22-04, la présente étude examine de manière systématique la faisabilité pratique de simulations 3D par éléments finis, très gourmandes en ressources de calcul, pour des composants soudés complexes. L'accent est mis sur l'optimisation des stratégies de modélisation visant à réduire la charge de calcul, ainsi que sur une étude de cas portant sur les soudures de réparation. L'objectif est d'améliorer la prévision des contraintes résiduelles de soudage afin de faciliter les analyses de vieillissement pertinentes pour l'exploitation à long terme dans les centrales nucléaires.
Ce projet étudie les mécanismes de formation et de croissance des CRUD à l'échelle des pores dans les réacteurs à eau pressurisée. En combinant une caractérisation expérimentale détaillée avec des modèles couplés de type Lattice-Boltzmann et thermodynamiques, il permet d'identifier les processus chimiques et thermohydrauliques à l'origine de la formation et de la croissance des CRUD. L'objectif est de valider des modèles conceptuels de CRUD et d'améliorer la prévision de leurs effets sur les performances du combustible et la sûreté du réacteur.
Le projet swissneutronics-2 prolonge les travaux en cours visant à déterminer les termes de source, la dose et la chaleur de désintégration résiduelle des éléments combustibles usés pour des temps de décroissance très courts. S'appuyant sur des projets antérieurs, il développe des validations, des études de sensibilité ainsi que de nouvelles approches basées sur la modélisation, les modèles de substitution et l'intelligence artificielle pour un calcul rapide et robuste de la chaleur de désintégration résiduelle. L'objectif est d'améliorer la quantification des incertitudes et d'apporter un soutien solide aux analyses liées à la sûreté.
Le projet THX4SB prolonge les expériences PANDA visant à étudier la formation de couches thermiques dans les bassins de décompression des réacteurs à eau sous pression. Il s'attache principalement à constituer une base de données expérimentales pertinente, à perfectionner les modèles CFD destinés à l'analyse des effets thermohydrauliques et à renforcer les compétences en Suisse.
Ce projet est axé sur les expériences PANDA portant sur les systèmes de refroidissement passifs des enceintes de confinement et sur la convection naturelle dans les enceintes de confinement immergées (P1A4 et P1A5). L'objectif est d'enrichir systématiquement la base de données expérimentales pour la conception des réacteurs modulaires de petite taille (SMR) et de valider les codes de calcul thermohydrauliques.
swissnuclear attribue chaque année une bourse de doctorat (PhD Grant) à des étudiants souhaitant approfondir leurs connaissances dans le domaine de l'énergie nucléaire dans le cadre d'une thèse de doctorat. Depuis le lancement du programme, trois doctorants ont pu bénéficier de cette aide. Les demandes doivent être déposées auprès du département Nuclear Engineering and Sciences de l’Institut Paul Scherrer (PSI-NES). Les personnes intéressées sont invitées à prendre directement contact avec le PSI-NES.
Ce projet vise à développer un nouveau modèle physique pour la dérive des vides et les phénomènes de film liquide dans les assemblages combustibles des réacteurs à eau bouillante. En combinant des données expérimentales et des simulations CFD, l'objectif est d'améliorer les approches empiriques existantes et de les intégrer dans des codes de simulation de sous-canaux, afin d'améliorer la précision des prévisions des paramètres liés à la sûreté et de faciliter la conception et l'exploitation des centrales nucléaires.
Ce projet vise à mettre au point une nouvelle boucle d'essai haute pression permettant d'étudier la formation de CRUD dans des conditions réalistes propres aux réacteurs à eau bouillante et aux réacteurs à eau pressurisée. Grâce à des expériences ciblées, l'interaction entre la chimie de l'eau et la dynamique des fluides, y compris les effets des entretoises et des aubes de mélange, sera systématiquement étudiée pour la première fois. La base de données expérimentale ainsi constituée servira de fondement au développement et à la validation de modèles multiphysiques modernes de CRUD et de CFD destinés à des applications industrielles.
Le projet développe une chaîne de simulation intégrée pour les réacteurs à sels fondus, qui associe des modèles chimiques, neutroniques, de cycle du combustible et thermohydrauliques, ainsi que des analyses d'accidents. L'objectif est d'évaluer de manière globale un concept de réacteur à sels fondus sélectionné, en mettant l'accent sur la durabilité et la sécurité, et de soutenir le développement industriel par des analyses indépendantes.
Ce projet de thèse bénéficie du soutien de swissnuclear et de la centrale nucléaire de Gösgen. Il vise à mettre au point une nouvelle méthode robuste pour la production de radiolanthanides à usage médical, tels que le Lu-177 et le Tb-161, dans une centrale nucléaire commerciale. L'utilisation de matériaux cibles métalliques intermétalliques, de techniques innovantes de fabrication et de retraitement, ainsi que des essais d'irradiation en conditions réelles, devrait permettre une production fiable, de haute pureté et utilisable en médecine de radiolanthanides destinés à la médecine nucléaire.
swissnuclear suit les évolutions internationales en matière d'évaluation des risques sismiques dans le domaine nucléaire en participant au programme SIGMA-3. Ce programme est soutenu par un consortium d'exploitants d'installations nucléaires. L'objectif est d'affiner les données, les modèles et les méthodes d'évaluation des risques sismiques sur les sites industriels et les installations critiques.
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