Métamodèles de pilotage des réacteurs à eau sous pression pour l’optimisation de la répartition de la production dans le cadre de la flexiobilité du parc nucléaire français / Metamodels for pressurized water reactor control applied to production dispatch optimization in the context of French nuclear fleet flexibility

par Hamza Benabbes (Equipe Scenario)

mardi 3 nov. 2026, 14:00 → 16:00 Europe/Paris

Amphi Charpak (Subatech IMT Atlantique)

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Cette thèse étudie la résilience du mix électrique français à l’horizon 2035 en tenant compte de la flexibilité réellement mobilisable du parc nucléaire. L’augmentation des productions éolienne et solaire transforme la demande résiduelle, accentue les variations rapides de puissance et multiplie les périodes de surplus. Dans ce contexte, la modulation du nucléaire devient un levier majeur pour maintenir l’équilibre du réseau, limiter l’écrêtement des énergies renouvelables et réduire les coûts associés aux prix négatifs ou au redispatch.

Le travail cherche ainsi à déterminer jusqu’où une flotte de réacteurs à eau pressurisée peut suivre ces variations sans considérer sa flexibilité comme une capacité uniforme et abstraite. Il s’agit de répartir une demande globale de modulation entre les différents réacteurs de manière à préserver leurs marges de sûreté et d’exploitation, tout en conservant les modes de pilotage actuellement qualifiés. La qualité du dispatch est notamment évaluée à partir d’indicateurs liés au domaine de manœuvrabilité du cœur, aux effluents tritiés, au crédit K et au nombre de variations de charge.

La méthodologie combine un simulateur physique détaillé des réacteurs, le code ALGO, avec des méta-modèles destinés à reproduire rapidement ses principaux résultats dans une boucle d’optimisation. Une procédure à plusieurs étapes optimise d’abord le fonctionnement technico-économique du système, désagrège ensuite la production nucléaire entre les unités, puis vérifie les contraintes physiques et de sûreté propres à chaque réacteur. L’objectif final est de caractériser la marge effective de flexibilité du parc et d’identifier des règles de dispatch robustes pour différents scénarios de transition énergétique.
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This thesis investigates the resilience of the French electricity mix by 2035, taking into account the actual flexibility available from the nuclear fleet. The increasing share of wind and solar generation is reshaping residual demand, amplifying rapid power variations, and increasing the frequency of surplus periods. In this context, nuclear load-following capability is becoming a major lever for maintaining grid balance, limiting renewable energy curtailment, and reducing the costs associated with negative prices and redispatch.

The work therefore aims to determine the extent to which a fleet of pressurized water reactors can follow these variations without treating its flexibility as a uniform and abstract capacity. The objective is to allocate an overall modulation requirement among the different reactors in such a way as to preserve their safety and operating margins while maintaining currently qualified operating modes. Dispatch quality is assessed in particular using indicators related to the core maneuverability domain, tritiated effluents, “credit K”, and the number of load variations.

The methodology combines a detailed physics-based reactor simulator, the ALGO code, with metamodels designed to rapidly reproduce its main outputs within an optimization loop. A multi-step procedure first optimizes the techno-economic operation of the power system, then disaggregates nuclear generation among individual units, and finally verifies the physical and safety constraints specific to each reactor. The ultimate objective is to characterize the effective flexibility margin of the nuclear fleet and identify robust dispatch rules for different energy-transition scenarios.