Thèse en cotutelle entre University of Exeter (Prof. Alessandro Tombari) et Université Paris-Saclay (Prof. Guillaume Puel, Dr. Filippo Gatti, Prof. Stéphane Vialle)
Où postuler: https://adum.fr/as/ed/voirproposition.pl?site=PSaclay&matricule_prop=61663
Contexte
Les Petits Réacteurs Modulaires (PRM) représentent une solution efficace à la production croissante d'énergie nucléaire, en offrant des temps de construction plus courts, une flexibilité de déploiement et des coûts réduits. Leur conception nécessite de mettre à jour les cadres de sécurité, en particulier pour les études probabilistes de sûreté (EPS), qui évaluent les probabilités d'accident et identifient les faiblesses de conception du réacteur.
A cause du grand nombre de combinaisons possibles d'incidents et d'événements, ce problème est classé comme NP-difficile, rendant sa résolution exigeante en temps de calcul. Le calcul quantique est un outil prometteur pour accélérer les calculs d'EPS, et améliorer la précision et l'efficacité de l'évaluation de la sûreté sismique dans un cadre probabiliste. Cependant, des algorithmes d'optimisation spécifiques doivent être mis en oeuvre pour atteindre une précision suffisante et des temps de résolution plus courts.Objectifs
Cette thèse vise le développement d'une méthodologie avancée d'EPS mettant en oeuvre le calcul quantique pour améliorer l'évaluation de la sûreté sismique de PRM. Des analyses spécifiques de sites seront menées en tenant compte des interactions fines entre les structures des PRM et le sol soumis à des conditions sismiques. Les sources clés d'incertitudes, comprenant les variations des propriétés du sol et de la structure, et le caractère aléatoire des événements sismiques seront systématiquement incluses dans les modèles.Méthode
Les Etudes Probabilistes de Sûreté (EPS) servent de cadre de base pour évaluer les risques associés avec les centrales nucléaires. Elles fournissent des indications sur les forces et faiblesses de la conception et de l'utilisation de ces dernières en estimant l'occurrence de scénarios de défaillance variés. Le premier niveau des EPS concerne l'évaluation de la fréquence des accidents menant à une défaillance du coeur, un indicateur appelé
Fréquence de Dommage du Coeur (FDC). Ceci implique l'analyse de nombreuses séquences d'accidents initiées par un événement spécifique, afin de déterminer si la conséquence est le maintient en bon état du coeur ou son dommage. Ces séquences sont représentées graphiquement à l'aide d'arbres d'événements, et des arbres de défaillance sont utilisés pour l'analyse. Le FDC total est calculé en sommant les fréquences d'occurrence de tous les scénarios d'endommagement du coeur.Résultats attendus
L'analyse d'arbres de défaillance repose sur la logique booléenne pour estimer les probabilités de défaillance de systèmes d'état, à l'aide d'événements représentés comme des variables binaires indiquant si un événement se produit. La résolution de l'arbre de défaillance revient à résoudre le problème de multicoupe minimale, qui cherche à réduire l'arbre de défaillance pour assurer qu'un événement se produise. A cause du très grand nombre de combinaisons possibles de défaillances et d'événements, ce problème est classé comme NP-difficile, rendant sa résolution très coûteuse. Pour surmonter cette difficulté, le calcul quantique offre une alternative : le cadre des EPS peut être reformulé comme un problème d'optimisation binaire quadratique sans contrainte, qui est bien adapté à une résolution quantique. Le calcul quantique permet d'obtenir rapidement les probabilités de rupture en optimisant de façon efficace des problèmes multiparités complexes, réduisant ainsi de façon significative le temps requis pour les EPS.Bibliographie
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