Contrat doctoral polaire cofinancé 2026 : ESTEAM–SMR – Évaluation de Scénarios Technico-Économique Avancés pour la Modélisation de SMR, SUBATECH

Entretiens avec Nicolas THIOLLIERE, Enseignant-chercheur à l’IMT Atlantique et SUBATECH, et Antoine SARIGNAC, lauréat du contrat doctoral polaire.

Bonjour Nicolas, vous êtes porteur du projet de recherche sélectionné intitulé ESTEAM-SMR.
Pouvez-vous nous en dire plus ? 

 

Comment est né ce projet ?

Un point de départ est la loi cadre de 1991 dédiée à la gestion des déchets nucléaires. Les chercheurs académiques se sont positionnés pour réfléchir sur des questions en lien avec l’énergie nucléaire, qui étaient historiquement du périmètre de CEA et des acteurs industriels. Une communauté de chercheurs académiques s’est lancée dans la physique des réacteurs (simulation neutronique avec des calculs des réacteurs nucléaires). Dans ce cadre, SUBATECH a travaillé au développement d’un outil de simulation dynamique du cycle du combustible, appelé code CLASS. Il a été développé au début des années 2010, grâce à l’appui du CNRS/ IN2P3 et l’institut de radioprotection de sûreté nucléaire (IRSN). A partir de la modélisation de toutes les installations nucléaires du parc français, le modèle suit tous les noyaux radioactifs d'intérêt dans le cycle nucléaire.

Parallèlement, des collaborations se sont récemment développées entre SUBATECH et des chercheurs en sciences humaines et sociales : des sociologues sur la question des processus de décision relatifs au nucléaire du futur ou à l'énergie du futur ; ou des économistes de l’énergie sur des questions d'évolution de mix électrique optimal, voire de mix énergétique optimal. L’objectif est de réfléchir à comment les outils de simulation dynamique du cycle du combustible (scénarios) peuvent éclairer les débats relatifs à l’évolution du mix énergétique, électrique et du parc électronucléaire. Le cas de la France est très intéressant parce que le poids de l'énergie nucléaire dans le mix électrique, et même dans le mix énergétique primaire, est important. 

Ainsi, a été mise en place il y a deux ans la thèse de Baptiste METIVIER, comme une première thèse couplant économie et physique du cycle à SUBATECH. Il travaille sur l’intégration du calcul économique dans le code de simulation CLASS. Cela va permettre de produire la première évaluation académique de l’ensemble des coûts d'investissement, d'opération de maintenance, de démantèlement et de gestion de déchets nucléaires, pour les installations du parc nucléaire français (usines du cycle, réacteurs de deuxième et de troisième génération – EPR).
 

En quoi consiste-t-il ?

Dans le projet de thèse d’Antoine SARIGNAC qui démarre, l’idée est d'appliquer cette méthode à d'autres types de réacteurs et à d'autres temporalités, et de proposer une évaluation technico-économique de l'intégration des réacteurs de petite puissance (Small Modular Reactors – SMR) dans le parc nucléaire français. Il s’agira d’étudier comment ils peuvent se conjuguer avec les réacteurs de grande puissance sur des stratégies de cycles innovantes.

Le projet est collaboratif et embarque des chercheurs de SUBATECH et un économiste de l'IAE, Lionel LEMIALE, rattaché au Laboratoire d'Economie et de Management de Nantes Atlantique – LEMNA du Pôle Sociétés.

La thèse est financée à moitié par le Pôle Sciences et Technologie et par la Chaire Professeur Junior de Fanny Courtin, actuellement en poste à SUBATECH.

Au niveau de la temporalité, la thèse va comporter trois parties entremêlées :

1. Une étude système de conception d’un réacteur SMR par simulation de réacteurs
2. L'intégration du design de référence à l'intérieur de l'outil de simulation dynamique du cycle (CLASS), couplée à une étude de scénarios de référence pour un déploiement à grande échelle
3. La production de scénarios d'évolution de la capacité du parc nucléaire français à l'horizon 2050-2060 avec une évaluation de l’ensemble des coûts.

Bonjour Antoine. Vous êtes le lauréat du contrat doctoral, vous venez de rejoindre l'équipe-projet. Pouvez-vous vous présenter brièvement ? 

Bonjour, je suis Antoine SARIGNAC. Je suis donc doctorant à l’IMT Atlantique dans le cadre de ce projet. Je viens de finir mon cursus d’ingénieur, spécialisation nucléaire.

Avant d’entrée en école d’ingénieur, j’ai fait une classe préparatoire. Ensuite, j’ai choisi de rejoindre l’IMT Atlantique car elle proposait une spécialisation dans le nucléaire.  Après ma première année de spécialisation, j’ai fait une année de césure pour faire un stage de recherche en physique des réacteurs, en pure physique neutronique. La physique neutronique est l'étude du comportement des neutrons, des réactions en chaîne dans le cœur des réacteurs nucléaires. J’étais à Bologne, en Italie. J’ai travaillé sur un réacteur à neutrons rapides refroidi au plomb.

En fin d’étude, après ma deuxième année de spécialisation, j’ai effectué un deuxième stage de recherche. Ce stage s’est déroulé au CEA à Cadarache dans les Bouches du Rhône. J’ai travaillé sur les simulations du démarrage d'un SMR calogène (et non un SMR électrogène sur lequel je vais travailler dans le cadre de la thèse). La particularité et l’intérêt de ce stage étaient la proximité très forte entre la physique neutronique et l'hydraulique, qui sont habituellement deux champs séparés de la physique des réacteurs. Aujourd’hui, je m’engage sur une thèse en scénario, bien différente, mais cette expérience m'a beaucoup apporté.
 

Qu’est-ce qui vous a attiré dans ce projet ?

L’aspect interdisciplinaire m'attire beaucoup. D’abord, la physique des réacteurs est un champ qui me plaît énormément. A la suite de mes deux stages, je souhaitais poursuivre sur cette voie. Ensuite, les évaluations de cycles et de scénarios, qui permettent de passer de l'aspect très micro (réacteur) à l'échelle du parc entier, m’intéressent particulièrement. Enfin, la dimension économique – c’est-à-dire l’étude des impacts des différents scénarios – est quelque chose qui résonnait déjà pour moi. Je me posais des questions en suivant l'actualité sur l'intégration des SMR dans le parc nucléaire français.

Le défi technique est aussi une source de motivation : la construction d'un réacteur, les simulations à mettre en place et la base de données à construire. La construction des scénarios m'intéresse beaucoup également : le besoin de construire et d’évaluer des scénarios qui aient une certaine pertinence dans ce qu'on imagine pour le parc nucléaire français dans le futur. Et puis, contribuer, dans une certaine mesure, aux discussions sur l'implantation des SMR (c'est un gros sujet d'actualité, comme je l'ai déjà dit) est aussi particulièrement motivant.
 

Quel va être votre quotidien ?

Le travail va porter sur les simulations du SMR développé par le CEA. Il s’agira d’adapter les données produites aux outils de simulation dont dispose SUBATECH, et de générer la banque de données. En parallèle, il va y avoir une recherche bibliographique à mener sur le coût global des SMR en lien avec les différents éléments du cycle (déchets, matière, recyclage, transport, entreposage). Tous ces éléments vont être intégrés dans l'outil de simulation CLASS. Une fois les simulations réalisées, il faudra brancher des réseaux de neurones pour accélérer et donc faciliter la prédiction de données.   

Au-delà du projet, en quoi cette expérience de recherche académique de 3 ans vous intéresse ?

Je pense que le projet va être très stimulant, même si très prenant. J'ai espoir de garder un fort intérêt pour le monde de la recherche, car c’est la direction que je veux donner à mon parcours professionnel. Je suis curieux : c’est donc aussi par curiosité intellectuelle que je me suis lancé dans un projet doctoral. Ces trois ans vont aussi me permettre de développer une certaine expertise. C'est quelque chose d’important pour moi !

Je trouve nécessaire le découplage entre le monde industriel et la recherche académique, et l’indépendance de cette dernière. Mon choix de parcours professionnel sera conditionné par le contexte quand je serai diplômé. Je n'exclus pas de me diriger vers le CEA ou EDF, si je n’ai pas de perspective dans le monde académique. Je suis aussi intéressé par le fait de donner des cours. Je crois que des vacations seront possibles à partir du 2ème semestre.
 

Félicitations pour votre travail et merci pour cet échange. Nous reviendrons vers vous prochainement afin de prendre des nouvelles du projet.