Génie énergétique et nucléaire (ENE)

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.

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.

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.

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.

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.