Descriptions lagrangienne et eulérienne des écoulements, théorème de transport de Reynolds, tenseur de contrainte. Loi de conservation généralisée et application aux écoulements monophasiques. Définitions et configurations d'écoulements diphasiques. Conditions d'interface gaz-liquide : théorème de transport de Reynolds pour une région comportant une interface, conditions d'interface locales pour la masse, la quantité de mouvement et l'énergie. Équations de conservation et conditions d'interface moyennées dans l'espace - modèle à deux fluides. Équations de conservation du mélange. Modèles d'écoulement homogène, séparé et à écart de vitesse. Ébullition en réservoir et en convection forcée. Calcul du titre et du taux de vide en ébullition sous-refroidie et saturée. Calculs de perte de pression.
Cinématique d'une collision élastique neutron-noyau et détermination de la loi de choc. Définition et calcul des sections efficaces pour les réactions nucléaires par noyau composé. L'équation de Boltzmann en milieu homogène : définition et calcul du flux neutronique, présentation de la loi de Fick, étude du milieu multiplicateur en régime stationnaire, discrétisation multigroupe, ralentissement des neutrons et autoprotection des résonances. Calcul du coefficient de diffusion par le modèle du mode fondamental homogène. Évolution ponctuelle des noyaux.
Interactions neutrons-noyaux et fission. Bilan des neutrons dans un réacteur. Équation de diffusion et état stationnaire. Coefficient de multiplication effectif et réactivité statique. Théorie des perturbations et adjoint du flux. Formulation générale et interprétation des paramètres de cinétique. Réponse à l'échelon de réactivité avec un ou plusieurs groupes de neutrons retardés. Polynôme caractéristique et relation période-réactivité. Linéarisation et approximation du saut prompt. Rétroaction de température et du vide. Coefficients de réactivité. Calcul du profil de température. Méthodes numériques. Réponse à une rampe de réactivité avec rétroaction. Cinétique espace-temps. Limites de la cinétique ponctuelle. Couplage neutronique et aplatissement du flux. Accident de Tchernobyl : description et simulation.
Présentation de la réaction en chaîne dans le contexte du calcul de réacteur et formulation de l'équation de diffusion à deux groupes d'énergie. Discrétisation de l'équation de diffusion statique. La théorie généralisée des perturbations. Cinétique espace-temps : solution par différences finies en temps et algorithme quasi statique. Techniques de résolution des systèmes matriciels. La méthode de synthèse modale. Le calcul de la puissance de Grappe et de Canal. Le fichier maître du réacteur : considérations informatiques et enchaînement des calculs.
Notions fondamentales de transfert de chaleur: conduction, convection et rayonnement appliqués aux systèmes de production thermique. Conduction unidirectionnelle et multidimensionnelle, en régime permanent et transitoire dans des parois plates, cylindriques et sphériques. Tables eau-vapeur IAPWS. Transfert de chaleur par convection forcée sans changement de phase dans des tubes, échangeurs de chaleur et crayons chauffants. Convection naturelle. Concepts de base de l'ébullition. Ébullition en réservoir et en convection forcée: physique de l'ébullition, méthodes et corrélations pour évaluer le transfert de chaleur. Description des circuits thermohydrauliques avec échangeurs de chaleur. Équations de Fourier et de Navier-Stokes pour un écoulement unidimensionnel dans un canal cylindrique: distribution de la densité, de la pression et de la température en fonction de la distribution de puissance. 
Vue d\'ensemble du cycle du combustible nucléaire, de la mine à la disposition ultime des déchets. Fabrication du combustible : extraction, enrichissement, conversion et coût du combustible. Évolution du combustible sous irradiation : filières de réacteurs, irradiation et évolution isotopique des matériaux, taux de combustion, effet des paramètres locaux. Comportement du combustible sous irradiation : performance thermique, gonflement, relâchement de produits de fission, propriétés mécanique de l\'UO2 et interactions gaine/combustible. Gestion du combustible dans les réacteurs à eau pressurisés : modèle de réactivité linéaire, cycles de rechargement et longueur de campagne, contrôle de l\'excès de réactivité, optimisation du rechargement par méthodes méta-heuristiques. Gestion du combustible dans les réacteurs CANDU : période initiale, équilibre du rechargement et suivi du cœur, limites d\'opération et critères de sélection des rechargements. Cycles avancés : recyclage, cycle au plutonium, cycle au thorium, calcul de scénarios. Disposition du combustible irradié : retraitement, stockage temporaire et permanent.
Introduction aux concepts de réseaux électriques intelligents tels que les microréseaux électriques, le bâtiment intelligent, la centrale électrique virtuelle, le bâtiment à zéro énergie nette. Structure et composantes fondamentales des mini-réseaux : système de gestion d'énergie, production décentralisée, systèmes de stockage, infrastructure de mesure et communication, véhicules électriques, charges. Prédiction et modélisation de la production renouvelable et consommation électrique. Stratégies de réponse à la demande. Techniques d'optimisation et approches de gestion d'énergie dans les microréseaux : programmation linéaire, non-linéaire, commande prédictive, optimisation robuste. Concept d'un réseau de microréseaux intelligents : avantages, applications et topologies. Méthodes de contrôle optimal centralisées, distribuées et décentralisées. Optimisation appliquée à un réseau de microréseaux intelligents.
Rôle et impacts de la simulation dans la conception et l'opération des bâtiments. Modélisation des transferts de chaleur et de masse dans les bâtiments et avec l'extérieur. Modélisation des occupants : comportement, confort thermique, gains de chaleur internes. Modélisation des systèmes thermiques dans le bâtiment : chauffage, ventilation et conditionnement d'air et systèmes utilisant les énergies renouvelables. Stratégies de commande minimisant la consommation énergétique et les coûts d'opération. Équations de base et solveurs, types de logiciels de simulation pour les bâtiments résidentiels et commerciaux. Processus de validation des logiciels. Sources de données, stratégies de modélisation, zonage thermique des bâtiments. Analyse et interprétation des résultats, assurance de la qualité, analyse des incertitudes. Utilisation de la simulation pour la conception, l'optimisation et pour améliorer les politiques et les codes du bâtiment.
01c - Rôles de la simulation - H19.pdf01c - Rôles de la simulation - H19.pdf
Exposés et discussions par l'étudiant des sujets de mémoires et de thèses, de même que des sujets choisis en rapport avec les cours ou les travaux de recherches de l'Institut. Discussions de publications récentes.
Modèles atomique et nucléaire. Interaction du rayonnement avec la matière, règle d'or de Fermi et définition des sections efficaces, diffusion de Rutherford. Interaction des électrons avec la matière. Interactions des particules lourdes chargées avec la matière. Interactions du rayonnement électromagnétique avec la matière. Interaction des neutrons avec la matière. Effets biologiques des rayonnements : notions de base, caractérisation, intensité et mode d'irradiation. Normes de sécurité. Écrans de radioprotection. Détection du rayonnement dans un but de protection. Sources de rayonnement dans l'environnement.
Vue d'ensemble des technologies nucléaires : réacteurs de recherche, applications en médecine, applications industrielles, réacteurs de puissance. Précis de physique moderne : équivalence masse-énergie, mécanique quantique et physique atomique. Physique nucléaire : radioactivité, réactions nucléaires, atténuation du rayonnement, interaction des photons, des neutrons et des particules chargées avec la matière. Détection du rayonnement. Effet du rayonnement sur l'organisme et applications médicales. Radio-isotopes et applications industrielles. Principes de fonctionnement des réacteurs de recherche et de puissance. Réacteurs CANDU, à eau pressurisée, à eau bouillante, à neutrons rapides et de 4e génération. Réacteurs de recherche, conversion directe de l'énergie et applications industrielles du rayonnement.
Formes d'énergie et grands consommateurs, concepts économiques fondamentaux, séries chronologiques et concepts de prévision, concepts de base en modélisation et optimisation mathématique. Approche techno-économique, aspects chronologique et géographique, dimensions politique et techno-économique, linéarité, équilibre de marché, compétition parfaite, apprentissage technologique endogène versus exogène, modèles multirégions, problématiques mono-objectif et multiobjectif, modélisation des systèmes électriques, aspects particuliers pour bâtiments, transports et industries à forte consommation énergétique. Outillage pour l'utilisation d'un modèle techno-économique. Analyse et interprétation des résultats, analyse de sensibilité et interprétation des solutions duales, courbes Pareto pour modèle multiobjectif. Simulation avec scénarios.
Caractérisation de l'équipement mécanique nécessaire à l'exploitation d'un site de production hydroélectrique. Processus de choix et de conception des équipements mécaniques, de la phase de dimensionnement de l'aménagement à la phase d'exploitation. Méthodes de caractérisation du site, d'évaluation de la puissance disponible et de choix des équipements. Enjeux de conception hydraulique et mécanique des composantes de turbine. Méthodes de simulation numérique en dynamique des fluides et pour les analyses de contraintes mécaniques. Évaluation des performances sur modèles réduits. Méthodes de mise à l'échelle vers les prototypes et normes. Conditions d'exploitation.
Principales structures hydrauliques et principaux types d'aménagements hydroélectriques. Composantes principales et principes de fonctionnement d'un aménagement hydroélectrique. Multidisciplinarité des projets et planification des avant-projets d'aménagement. Généralités sur les géomatériaux pour la construction des structures hydrauliques; choix et disponibilité des géomatériaux. Essentiels d'hydrologie statistique appliquée aux cours d'eau. Essentiels d'hydrométrie et d'analyse des fréquences. Type de turbines et plage d'opération; types d'alternateurs et dynamique de l'arbre; notions de base en électromagnétisme. Contrôle et transport de l'énergie électrique. Calculs des productibles, étude de rentabilité, marché de l'hydroélectricité.