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36 Énergie et environnement
Énergie et environnement
Les activités concernant l’énergie nucléaire s’articulent autour des questions de la production d’énergie nucléaire
et de la gestion des déchets produits. Les différents aspects de cette thématique font intervenir une variété importante
de spécialités complémentaires, et sont à cet égard interdisciplinaires. Elles bénéficient des compétences des
groupes PACS (Physique de l’Aval du Cycle et Spallation), du groupe de Radiochimie et de celles de la Division
Accélérateur. Afin d’appréhender la place que peut avoir l’énergie nucléaire du futur, il est en effet nécessaire
de développer des études de réacteurs, puis de les intégrer au sein de scénarios de déploiement. Le rôle potentiel
des ADS (réacteurs pilotés par accélérateur – Accelerator Driven Systems) dans l’incinération des déchets
nucléaires implique des études concernant le développement d’accélérateurs de haute puissance avec des exigences
très fortes de fiabilité. Les scénarios font intervenir à la fois des contraintes liées à l’approvisionnement
potentiel en combustible, des contraintes liées à la composition du parc actuel, et aussi des contraintes économiques.
Ces études de physique des réacteurs sont complétées par des travaux de radiochimie concernant la
fabrication de combustibles nucléaires, solides ou liquides.
Par ailleurs, un des points clé de la simulation de réacteur innovant concerne les mesures de données nucléaires qui
permettront de mieux comprendre et modéliser le comportement de certains radionucléides à l’intérieur d’un réacteur.
Afin de réaliser ces mesures, un laboratoire de fabrication et de caractérisation de couches minces radioactives
permettra de réaliser les cibles nécessaires à de telles études. Les compétences du groupe de radiochimie et
du groupe cibles minces de l’IPN sont à cet égard indispensables. Les expériences de mesure de section efficace
différentielles sont développées auprès de plusieurs accélérateurs. Enfin, l’étude des propriétés physico-chimiques
des actinides permettent de mieux comprendre et prédire leur comportement dans la géosphère et la biosphère.
Par ailleurs, un nouvel instrument, Andromède, est en cours de développement et servira à l'analyse par spectrométrie
de masse de nano-domaines et de nano-objets déposés sur une surface avec une résolution spatiale de
~100 nanomètres. Cet outil, qui intéresse de nombreuses communautés, notamment celle des biologistes, sera
à terme un instrument précieux pour les caractérisations de surface de différents matériaux, dans le cadre des
études sur l’énergie détaillées dans ce chapitre.
Énergie
1 Simulation de réacteurs nucléaires et scénarios associés
Les travaux de simulation de l'institut portent sur la mise au point
de nouveaux outils de simulation de réacteur nucléaires, basées
sur la méthode Monte-Carlo, dans le but de pouvoir mener des
études précises de systèmes innovants, tant du point de vue de la
neutronique, de l’évolution du combustible, de la sûreté de ces systèmes,
ou encore des scénarios associés (production de déchets,
flux de matière, aspects technico-économiques). Nous disposons
d’un ensemble d’outils déjà performants pour simuler l’évolution du
combustible en cœur, et des développements sont en cours dans
les années à venir pour consolider le couplage thermohydraulique
/ neutronique déjà entrepris, ou mettre au point un code de simulation
de scénarios détaillés, dont ne dispose à l’heure actuelle
”LA MISE EN PLACE D’UNE
GRILLE INFORMATIQUE
DEVRA ÊTRE RÉALISÉE
AVEC LES LABORATOIRES
DU CNRS IMPLIQUÉS
DANS LE MÊME SUJET
DE RECHERCHE.“
aucune équipe du CNRS. Un tel développement est en enjeu majeur pour la physique académique, les
codes industriels existants étant mal adaptés pour explorer des voies innovantes comme la filière thorium
ou les réacteurs à sels fondus. Le thème de la simulation des scénarios pourrait être un axe principal de
recherche pour l’IPNO qui possède l’expertise nécessaire pour participer activement à cette thématique,
en collaboration avec le LPSC (Laboratoire de Physique Subatomique et Corpusculaire - Grenoble). Il s’agit
également de ne pas négliger l’amélioration des études de neutroniques, en mettant en place par exemple
un couplage entre codes déterministes et stochastiques.