L'ébullition stabilisée dans le sodium est étudiée depuis de nombreuses années au sein du CEA afin d'améliorer la validation des outils de calcul scientifique à l’échelle globale système tels que CATHARE3. Pouvoir reproduire correctement ce phénomène est une question clé liée à la sûreté des réacteurs de 4ème génération à métal liquide (RNR-Na). Lorsqu'une perte de débit non protégée se produit dans le réacteur et que les mesures de sûreté ne sont pas déployées, le liquide de refroidissement (le sodium) peut atteindre la saturation, ce qui risque de conduire à une dégradation de l'assemblage si la convection naturelle ne s’établit pas. Afin d'éviter cette situation, de nouveaux dessins d’assemblages de combustible de RNR-Na fournissent une rétroaction neutronique globalement négative lorsque le sodium entre en ébullition. Pour étudier comment dans cette situation le sodium se comporte et évolue dans l'assemblage, il est nécessaire de modéliser correctement les transferts de quantité de mouvement, de chaleur et de masse. Les codes systèmes comme CATHARE3 couvrent ces situations mais la modélisation doit être améliorée.

Dans cette thèse, on se propose d’utiliser des simulations 3D locales CFD afin d’obtenir une meilleure compréhension des mécanismes d'ébullition du sodium en assemblage de RNR-Na. De nouveaux modèles CFD, tels que la modélisation des grandes interfaces, l'ébullition à la paroi et l'échange de chaleur et de masse à l'interface, seront utilisés pour accéder aux variables locales. Ces informations détaillées seront ensuite transférées au code système 1D via un remontage d'échelle. Une fois ces informations correctement recueillies et transférées, de nouveaux modèles seront développés et mis en œuvre dans le code système. Enfin, ces nouvelles corrélations seront confrontées aux données expérimentales de la base de validation du code CATHARE3. L'objectif final est d’accroître la confiance dans l'outil de simulation 1D CATHARE3 pour prédire l'ébullition du sodium pendant un transitoire de perte de pompe primaire.
La thèse sera développée au sein du Service d’Etudes des Systèmes Innovants au CEA/IRESNE Cadarache avec d'autres doctorants et stagiaires, dans un environnement dynamique et international. Des déplacements au CEA-Saclay et à EDF-Chatou sont prévus pendant la thèse ainsi que la participation à des conférences internationales.