L'équipe Scénario du laboratoire Subatech s'inscrit dans la thématique « Énergie » du CNRS/IN2P3 en menant des travaux innovants et académiques sur les scénarios électronucléaires. Notre 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.

Notre équipe est au cœur 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.

Notre équipe se structure autour de trois axes de recherche :

Simulation de réacteurs nucléaires
Modélisation dynamique du cycle du combustible
Économie du nucléaire et modélisation prospective du mix électrique

Nos travaux s'appuient sur l'outil de simulation dynamique du cycle électronucléaire CLASS, un code développé par le CNRS/IN2P3 en collaboration avec l'IRSN. CLASS permet de modéliser l'évolution d'un parc nucléaire, en simulant précisément les inventaires isotopiques à chaque instant et à chaque usine du cycle. Il est conçu pour analyser des stratégies de déploiement technologique et de gestion du combustible à long terme.

Trois modèles physique fondamentaux dans CLASS ont été développé dans le code CLASS.

Fuel Loading Model (FLM) : construit le combustible neuf à partir des stocks disponibles et des paramètres réacteurs.
Cross Section Predictor (CSP) : fournit les sections efficaces moyennes nécessaires à la simulation des irradiations.
Solveur Bateman (SB) : résout les équations d'évolution isotopique pendant l'irradiation.

Le FLM et le CSP reposent sur des prédicteurs neutroniques rapides, construits à partir d'une banque de données de plusieurs milliers de simulations de réacteurs, générées à l'aide de codes de transport (MCNP ou Serpent) et de la chaîne de calcul SMURE développé et maintenue par le LPSC. Ces données alimentent des réseaux de neurones spécialement entraînés pour intégrer ces prédictions dans CLASS.

Le code CLASS intègre désormais un module dédié au calcul du coût du système nucléaire à l'échelle du parc. Ce développement récent permet d'évaluer de manière plus fine l'impact économique des différentes stratégies de gestion du combustible, en tenant compte à la fois des étapes amont et aval du cycle électronucléaire.

CLASS intègre une diversité de modèles de réacteurs et de combustibles :

REP Uox / Mox / MOXEUS / MOx-Am / URE / MOX-MR
RNRNa (ESFR)
SMR à eau en développement

Cette richesse de modélisation permet d'explorer des trajectoires variées du parc nucléaire français, en particulier aux horizons 2050 et 2100, en tenant compte des enjeux de recyclage des matières (uranium, plutonium) et des contraintes économiques et techniques.

Grâce à une modélisation fine du parc historique français comme point de départ, nos scénarios permettent d'anticiper l'évolution des flux de combustible, d'évaluer les options technologiques, et d'analyser les impacts économiques de différentes stratégies. L'ensemble de ces travaux s'inscrit dans une démarche d'aide à la décision pour la place du nucléaire dans le mix électrique bas carbone du futur.