Thèse Évaluation Probabiliste des Risques des Petits Réacteurs Modulaires Prenant en Compte l'Interaction Structure-Sol-Structure H/F

Doctorat.Gouv.Fr

Établissement : Université Paris-Saclay GS Sciences de l'ingénierie et des systèmes École doctorale : Sciences Mécaniques et Energétiques, Matériaux et Géosciences Laboratoire de recherche : LMPS - Laboratoire de Mécanique Paris-Saclay Direction de la thèse : Fernando LOPEZ-CABALLERO ORCID 0000000210101230 Début de la thèse : 2026-10-01 Date limite de candidature : 2026-09-30T23:59:59 L'énergie nucléaire est reconnue comme une source d'énergie vitale pour un avenir sans carbone. En tant que ressource distribuable, l'énergie nucléaire constitue une alternative essentielle aux combustibles fossiles, en complément des sources d'énergie renouvelables telles que le vent et le soleil, qui sont influencées par les conditions météorologiques et la lumière du jour.
L'utilisation de petits réacteurs modulaires (SMR) constitue une approche prometteuse pour accroître rapidement le déploiement de l'énergie nucléaire. Actuellement en cours de développement rapide, des gouvernements comme celui du Royaume-Uni ont pour objectif de disposer de SMR opérationnels d'ici 2030. Les SMR présentent plusieurs avantages, notamment une construction plus rapide grâce à des composants modulaires, la possibilité d'être déployés dans des endroits qui ne conviennent pas aux grandes centrales et des coûts
d'investissement plus faibles, ce qui les rend intéressants pour des applications spécialisées telles que l'alimentation d'installations de
capture du carbone, de centres de données et de complexes industriels.
Bien que la standardisation et la taille des composants des SMR améliorent les marges de sécurité, la résilience structurelle de ces
réacteurs reste très spécifique au site. Il est essentiel de mener des analyses spécifiques de site en tenant compte de l'interaction
complexe entre les différentes structures composant le SMR et le sol environnant. Cette interaction devient particulièrement complexe
lors d'un seisme, où l'interaction entre les unités SMR et le sol peut modifier leur comportement dynamique. La prise en compte de cette
interaction est cruciale dans toute évaluation de la sécurité.
La modélisation précise de la propagation des ondes à travers des sols hétérogènes à l'interface sol-structure peut être importante pour
les études probabilistes de sécurité (EPS). En outre, les ondes de surface (ondes de Love et de Rayleigh) se produisent dans des
configurations plus complexes telles que les bassins. Par rapport aux centrales nucléaires traditionnelles, les dimensions et les
configurations plus petites des SMR - qui comportent souvent plusieurs unités intégrées - entraînent des réflexions et des réfractions des
ondes sismiques, qui peuvent soit augmenter, soit diminuer la probabilité de comportements structurels indésirables.
Comprendre la physique des champs d'ondes générés et la relation complexe entre les ondes de corps et de surface et les structures est
fondamental pour éviter des conceptions trop conservatrices ou non conservatrices.
Cette étude vise à évaluer les performances de sécurité des SMR en développant des modèles d'éléments finis 3D avancés à l'aide de
CODE_ASTER. Les incertitudes dans les propriétés du sol et des matériaux structurels sont incorporées par le biais de champs
aléatoires. Des simulations Monte Carlo d'analyses dynamiques incrémentales sont effectuées pour dériver des courbes de fragilité pour
les composants des SMR, permettant des évaluations robustes de la sécurité sismique.
Les résultats seront publiés et pourront servir de base à des lignes directrices pour la conception sismique des SMR. Small Modular Reactors (SMRs) are an efficient solution for expanding nuclear energy, offering shorter construction times, flexibility in deployment, and lower capital costs. Their design requires updated safety frameworks, particularly for earthquake risk assessment using Probabilistic Safety Assessment (PSA), which evaluates failure probabilities and identifies weaknesses in reactor design.
After the occurrence of large earthquakes such as those in San Francisco (1906), Mexico City (1985) and Kobe (1995), it was clear the need for more detailed assessment of the response of soft sedimentary deposits subjected to earthquakes. To this aim, developing state-of-the-art computational tools for an accurate evaluation of the risk is undeniably pivotal.
This proposal aims to develop an advanced comprehensive methodology for scenario and probabilistic seismic hazard analyses accounting explicitly for the underlying uncertainties using a physics-based modelling approach and considers the interdisciplinary usability of the outputs from hazard analyses in terms of risk metrics. The objectives of this proposal are to develop an understanding of the listed phenomena below utilizing physics-based simulation
methodology to be used in the practice of seismic hazard and loss assessments:
- Spatial correlation and cross-correlation of ground motion intensity measures.
- The physics of the generated wavefields and the complex relationship between body and surface waves and the structures.