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.

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.

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.

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.