Thèse Analyse Technico-Économique du Déploiement de Smr dans le Parc Nucléaire Français H/F - Doctorat.Gouv.Fr

Établissement : IMT-Atlantique - Campus de Nantes École doctorale : École doctorale Matière, Molécules, Matériaux et Géosciences Laboratoire de recherche : LABORATOIRE DE PHYSIQUE SUBATOMIQUE ET DES TECHNOLOGIES ASSOCIEES Direction de la thèse : Nicolas THIOLLIERE ORCID 0000-0001-7301-8859 Date limite de candidature : 2026-06-14T00:00:00
La thèse de doctorat que nous proposons vise à étudier l'impact du déploiement des Small Modular Reactors (SMR) à eau dans le parc nucléaire français à l'horizon 2060, en combinant une approche technique et économique. Les SMR, réacteurs de petite capacité, se distingue par leur modularité, leur flexibilité et leur potentiel économique. Toutefois, l'intérêt de leur intégration dans le parc nucléaire français resterait à confirmer, sous les angles techniques et économiques.

La thèse vise dans un premier temps à développer le code CLASS, l'outil de simulation dynamique du cycle du combustible développé à Subatech depuis 2012, pour y intégrer cette technologie. CLASS permet de modéliser l'évolution des parcs nucléaires et d'analyser les flux de matières et les stratégies de gestion du combustible. La première étape du travail de thèse consistera à modéliser un SMR de référence de la littérature grâce à une méthodologie robuste, incluant la création d'une banque de données réacteurs, produite via plusieurs milliers de simulations neutroniques (Monte-Carlo et/ou déterministes). La deuxième étape concerne l'entraînement de réseaux de neurones artificiels pour prédire les observables pertinentes et leur intégration dans le code CLASS.

Une fois ces modèles intégrés, des scénarios hybrides combinant SMR et Réacteurs à Eau Pressurisée (REP) seront explorés. Ces scénarios permettront d'analyser les performances techniques des SMR (optimisation de la ressource en uranium, stabilisation des inventaires en uranium et plutonium en cycle, impact sur les déchets nucléaires, intégration dans le mix électrique) et d'évaluer leur viabilité économique (coûts d'investissement et du cycle du combustible associé). L'évaluation économique s'appuiera notamment sur la détermination des coûts de production des SMR, estimés à l'aide du code CLASS, en s'appuyant sur les travaux de thèse de B. Métivier en cours dans l'équipe SCENARIO à Subatech. De plus, l'intégration de fonctions d'apprentissage permettra d'évaluer une potentielle réduction progressive de ces coûts au fil du déploiement.

Dans le cadre de ce travail de thèse, le doctorant collabera étroitement avec L. Lemiale, économiste au LEMNA, autour de trois axes stratégiques. Premièrement, le LEMNA mettra à disposition son expertise et sa maîtrise des bases de données économiques, indispensables à la calibration des calculs économiques. Deuxièmement, il contribuera à la détermination des paramètres des fonctions d'apprentissage des SMR, tâche nécessitant une connaissance approfondie de l'économie industrielle appliquée aux systèmes nucléaires. Enfin, l'analyse des scénarios technico-économiques sera réalisée conjointement renforçant ainsi l'articulation entre les aspects physiques et économiques.

Ces travaux contribueront à l'évaluation du développement de nouvelles filières nucléaires. Ils apporteront également une transparence et une rigueur essentielles pour renforcer la confiance publique dans les choix technologiques liés au nucléaire, tout en éclairant les décisions stratégiques dans le cadre de la transition énergétique. Dans un contexte où la plupart des études sur les SMR sont confidentielles ou peuvent paraitre optimistes, la recherche académique que nous portons garantit une évaluation rigoureuse des scénarios produits. De plus, ce travail de thèse s'inscrit dans les objectifs définis par la Programmation Pluriannuelle de l'Energie troisième édition.

La doctorante ou le doctorant sera accueilli par l'équipe Scénario du laboratoire Subatech.

Cette équipe s'inscrit dans la thématique « Énergie » du CNRS/IN2P3 en menant des travaux innovants et académiques sur les scénarios électronucléaires. Son objectif est de contribuer à la production de connaissances concernant les choix stratégiques pour le nucléaire du futur à travers une approche interdisciplinaire combinant physique des réacteurs, modélisation du cycle du combustible et économie de l'énergie.

L'équipe est au coeur d'un réseau de collaborations dynamiques, à la fois nationales (avec l'IJCLab, le LPSC et plusieurs instituts du CEA) et internationales, contribuant activement à la réflexion sur l'avenir de l'énergie nucléaire dans le contexte de la transition énergétique. L'équipe collabore également avec des économistes du LEMNA qui seront partie prenante et force de proposition dans le cadre de ce travail de thèse.

Les moyens financiers et le réseaux de l'équipe sera ainsi mis à disposition de la ou du doctorant.

1. Enjeux sociétaux

Sur le plan industriel, ces travaux contribueront à l'évaluation du développement de nouvelles filières nucléaires. Sur le plan sociétal, ils apporteront une transparence et une rigueur essentielles pour renforcer la confiance publique dans les choix technologiques liés au nucléaire, tout en éclairant les décisions stratégiques dans le cadre de la transition énergétique. De plus, ce travail de thèse s'inscrit dans les objectifs définis par la Programmation Pluriannuelle de l'Energie troisième édition.

2. Positionnement du projet par rapport à l'état de l'art

Ce sujet de thèse présente un caractère innovant au regard de l'état de l'art, car il propose une approche d'évaluation des SMR couplant les aspects technique et économique en s'appuyant sur les travaux de thèse de B. Métivier en cours à Subatech. Les outils et méthodologies existants traitent ces deux aspects séparément. De plus, dans un contexte où la plupart des études sur les SMR sont confidentielles ou optimistes en raison des communications des entreprises du secteur, la recherche académique que nous portons garantit une évaluation objective et transparente des scénarios produits.

3. Objectifs scientifiques

Les objectifs scientifiques de cette thèse sont d'évaluer l'intérêt du déploiement des SMR à eau dans le parc nucléaire français à l'horizon 2060, en combinant des approches techniques et économiques. Il s'agira tout d'abord de développer le code CLASS afin d'y intégrer une modélisation robuste de ces réacteurs, fondée sur des bases de données issues de simulations Monte-Carlo et sur des modèles prédictifs. La thèse visera ensuite à analyser des scénarios hybrides combinant SMR et Réacteurs actuels, afin d'en caractériser les performances en termes de gestion des ressources, d'inventaires de matières et de production de déchets. Enfin, elle ambitionne d'évaluer la viabilité économique de ces trajectoires, en s'appuyant sur l'estimation des coûts de production et sur des dynamiques d'apprentissage susceptibles d'en réduire progressivement les coûts.

4. Méthodologie utilisée pour atteindre les objectifs

La méthodologie repose sur des outils de modélisation utilisés et/ou développés par l'équipe scénario du laboratoire Subatech. La collaboration avec notre partenaire IAE/LEMNA de Nantes Université utilisera le cadre théorique de l'économie industrielle pour caractériser les dynamiques de diffusion de cette technologie ainsi que la structuration de son marché paramètres influençant l'évolution des coûts des SMR par effet d'apprentissage et/ou d'économie d'échelle. Ces effets seront alors intégrés au code CLASS afin de réaliser l'évaluation économique des scénarios SMR.