Dans le cadre de transition énergétique et de la place du nucléaire dans le mix énergétique, la maîtrise de la sûreté et l’optimisation de la performance des réacteurs représentent des domaines de recherche impératifs et à grande valeur ajoutée. Dans ce contexte, l’ébullition à hautes pression et température constitue un point de vigilance clé pour les réacteurs à eau largement déployés en France et dans le monde.
Les nombreux travaux sur ce sujet réalisés par le passé montrent leur limitation en terme de représentativité et présentent certaines lacunes (e.g. l’évolution de topologie de l’écoulement à haute pression). Le sujet proposé concerne donc la caractérisation de l'ébullition nucléée pour une large gamme de conditions de pression et de température, et plus particulièrement l'étude du couplage entre la thermique de la paroi et l'écoulement (tailles de bulles, fréquence de détachement, taux de vide local, …). Ce travail permettra en outre de fournir des données relatives aux modèles d'ébullition susceptibles d'être utilisés dans les outils de calcul numérique de type CFD. Une visualisation directe de l'écoulement à l'aide de hublots (procédé mis en œuvre avec succès par le passé), couplée à l'utilisation d'outils stéréologiques (en collaboration avec le LRVE au CEA Marcoule) et associée à une mesure de température de la paroi, devrait permettre d'atteindre les objectifs fixés. Ces mesures réalisées en conditions représentatives du cas réacteur (conditions thermohydrauliques, fluide réel, surface chauffante représentative) font l’originalité de cette étude par rapport aux travaux existant.
Après une première analyse critique de la bibliographie, le doctorant concevra et testera les dispositifs expérimentaux avant de les mettre en œuvre au travers de campagnes d’essais sur une installation dédiée. Les résultats collectés seront analysés, interprétés, confrontés aux modèles existant et pourront, le cas échéant, conduire à la construction de nouveaux modèles.
Cette thèse se déroulera sur la plateforme expérimentale POSEIDON, dédiée à l’étude des écoulements, et permettra au doctorant d’aborder toutes les phases d’un projet de recherche, depuis la conception de dispositifs expérimentaux jusqu’à l’interprétation des résultats obtenus.

La mesure du débit est un élément clé pour la gestion des procédés, notamment dans les secteurs nucléaire et industriel. Toutefois, les méthodes actuelles de mesure nécessitent des installations complexes, particulièrement en cas de réglementations strictes, comme dans le nucléaire. Pour pallier ces contraintes, le CEA a développé une méthode innovante de mesure de débit dans des écoulements non isothermes reposant sur l’analyse les fluctuations thermiques. Cette technique, employant deux capteurs de température installés en amont et aval de la canalisation, est d’une mise en œuvre simple et peu contraignante. Les variations de température sont transportées par l’écoulement d’un capteur à l’autre et en comparant les signaux enregistrés par ceux-ci ;, il est possible de calculer le temps de transit thermique entre eux, ce qui permet de déterminer la vitesse de l’écoulement, et par conséquent, le débit. L’objectif de cette thèse est d’optimiser cette méthode en renforçant sa fiabilité. Pour ce faire, il s’agira d’étudier la propagation du bruit thermique au sein de l’écoulement et d’optimiser à la fois le type et la position des capteurs. Ces travaux seront menés au sein du Laboratoire de Thermohydraulique du Cœur et des Circuits et en collaboration avec le Laboratoire d’Instrumentation, Système et Méthode détenant des d’équipements expérimentaux de référence. Des simulations numériques viendront compléter les expérimentations pour valider les résultats obtenus. En parallèle, des approches basées sur l’intelligence artificielle seront explorées pour améliorer le traitement des signaux thermiques. Au terme de la thèse, le doctorant aura acquis de larges compétences dans le domaine expérimental et numérique et pourra faire valoir celles-ci.