EMN - École des Mines de Nantes

Contexte

La filière des réacteurs nucléaires à eau sous pression (REP) date des années 1960. Le concept en a été imaginé par le constructeur américain de matériels électriques Westinghouse. Celui-ci a accordé une licence au constructeur français Framatome qui a développé cette filière en France, à partir des années 1970, en bénéficiant de travaux de recherche du Commissariat à l’Energie Atomique. Ces réacteurs équipent la totalité du parc électronucléaire français. Un enseignement général concernant les REP sera dispensé tant sur les aspects physiques que techniques. L’aspect vieillissement sous irradiation des matériaux utilisés dans les réacteurs sera également abordé. Enfin, un module sur les accélérateurs sera dispensé et aura pour but de donner les bases théoriques minimales nécessaires à la compréhension du fonctionnement des accélérateurs de particules dont l’utilisation dans les domaines de l’industrie ou de la santé prend de plus en plus de l’importance.

Objectifs

Objectifs généraux

Les objectifs de l’enseignant sont de proposer une vision à la fois intégrée et globale du fonctionnement d'une chaudière nucléaire à eau sous pression (neutronique et physique, systèmes
primaire, secondaire et auxiliaires) intégrant les problèmes liés à la durée de vie des installations.

A l’issu de l’UV l'élève ingénieur décrira et décomposera les opérations élémentaires réalisées durant la vie d'un neutron ; il citera les paramètres ayant un impact sur le comportement du réacteur et justifiera leur effet sur le bilan de réactivité du milieu.

Il présentera les principales fonctions d'un îlot nucléaire et les décrira au moins de façon sommaire.

Il présentera les enjeux liés à la durée de vie des centrales à eau sous pression, notamment sous l'aspect économique (impact sur les choix futurs) et citera les opérations lourdes de maintenance qui ont dû être effectuées pour assurer la pérennité de la sûreté de l'installation et ne pas remettre en cause prématurément la durée de vie.

Les principaux objectifs de l’UV sont :
- La compréhension du fonctionnement d’un réacteur REP en particulier les aspects physiques et techniques.
- L’acquisition des connaissances sur les matériaux nucléaires et leur comportement sous irradiation.
- L’acquisition des bases théoriques de fonctionnement des accélérateurs.

Objectifs operationnels

A l’issu de l’UV l’élève sera capable d’intervenir dans des problématiques autour du fonctionnement des réacteurs nucléaires en particulier dans les centrales EDF.

Competences requises

Compétences requises

Le cours dispensé est bien détaillé avec beaucoup de notions de base sur les interactions des neutrons avec la matière et le phénomène de la fission nucléaire. Par conséquent suivre et réussir cette UV ne nécessite pas de pré-requis.

UVs cibles

Sûreté et Radioprotection (ST09SR)

Contenu et organisation pedagogique

Contenu de l'UV

L’UV se compose de trois modules incluant des cours, des TD et des activités pratiques :
- Réacteurs nucléaires (45h) : ensemble de cours dispensé par des enseignants de SUBATECH et par un conférencier reconnu dans son domaine. Les cours abordent les aspects physiques (interactions neutrons-matières, cinétique de base des réacteurs, le cœur d’un REP, les évolutions de la réactivité, le pilotage d’un REP) et techniques (le combustible des centrales à eau sous pression, les systèmes auxiliaires, la sûreté des REP).
- Matériaux nucléaires (30h) : c’est un cours qui décrit les matériaux nucléaires destinés à une utilisation sous conditions extrêmes d’irradiation, thermique, mécanique et/ou de corrosion dans un contexte d’industrie nucléaire. Le cours commence avec des rappels de la structure de la matière (état cristallin, défauts..) et une introduction aux diagrammes de phases pour expliquer la relation entre structure et propriétés en ce qui concerne la résistance à la corrosion, la diffusion dans l’état solide, la résistance mécanique, l’effet d’irradiation et le vieillissement des matériaux. Les matériaux nucléaires suivants sont décrits en détail: aciers férritiques et austénitiques, zirconium/zircaloy, UO2/MOX, verre nucléaire, matériaux des modérateurs (graphite,...), matériaux des déchets et béton.
- Accélérateurs (15h) : Après une introduction sur l’utilisation des accélérateurs et sur les principes généraux l’enseignement sera axé sur les sources de particules (électrons, ions), sur les accélérateurs à tension continue, sur les accélérateurs linéaires, la théorie des accélérateurs circulaires, les cyclotrons, les synchrotrons et les collisionneurs. Le cours se termine par une discussion sur le choix des accélérateurs en fonction des applications et par les nouvelles techniques d’accélération.

Supports pédagogiques

Notes de cours et références bibliographiques seront données par les intervenants en début de cours. Une demande d’autorisation d’affichage des supports des conférenciers en cours.
Les sites internet du CEA et d’AREVA sont conseillés : www.cea.fr ; www.areva.com

D. Blanc. Noyaux, particules, réacteurs nucléaires. Ed. Masson.
C.E. Hill. Ion and electron sources. CERN.
R. Nataf. Introduction à la physique des particules. Ed. Masson.
R. Petit. Ondes électromagnétiques en radioélectricité et en optique. Ed. Masson.

Critere et mode d'evaluation

Critères d"évaluation

1 Evaluation sous forme de T.D.
3 Evaluations sous forme de D.S.

Nombre d'évaluations

4