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Programme
Génie atomique : Programme de l’enseignement
 Organisation de la formation
Programme de l’enseignement
Travaux pratiques
Projet de fin d’études
Diplôme
Organisation de la formation
L’année de spécialisation est divisée en deux semestres :
le premier, de septembre à mars, regroupe tous les cours, conférences, travaux pratiques et dirigés ;
le second, d’avril à fin août, voire fin décembre, est consacré à un projet de fin d’études permettant la mise en pratique des compétences acquises.
Un voyage d’études permet aux élèves de visiter différentes installations industrielles ou de recherche dans le domaine du nucléaire.
Les cours théoriques se déroulent simultanément dans trois centres d’enseignement :
à l’INSTN, au centre CEA de Saclay situé en région parisienne Sud,
à l’INSTN, au centre CEA de Cadarache près d’Aix-en-Provence,
à l’EAMEA, à Cherbourg, sous l’égide de l’INSTN.
Le programme des cours théoriques comporte :
pour les trois centres, un tronc commun, d’une durée de 6 mois, consacré aux enseignements nucléaires fondamentaux, et similaire en termes de contenu et volume horaire ;
pour les centres civils de Saclay et Cadarache, un cours d’approfondissement portant sur les réacteurs à eau pressurisée ;
pour le centre militaire de Cherbourg, deux cours d’approfondissement, l’un sur les réacteurs de propulsion navale, l’autre sur les armes nucléaires.
Les examens portant sur les matières du tronc commun sont identiques et organisés le même jour dans tous les centres d’enseignement.
Programme de l’enseignement
 - Réacteur d’enseignement Isis (Photo CEA/DEN)
Le volume horaire global des enseignements du premier semestre est d’environ 500 heures (cours, travaux dirigés et pratiques, micro-projets).
Chaque matière est placée sous la responsabilité scientifique d’un "Professeur INSTN" qui, en collaboration avec l’institut, en définit les objectifs pédagogiques et la structure détaillée, coordonne la rédaction de l’ouvrage de référence de cet enseignement et propose l’examen commun à tous les centres.
Physique nucléaire à l’usage du neutronicien - Interaction rayonnement-matière (30 h)
Responsable : Professeur Cheikh Diop (CEA/DEN)
Structure de la matière. Radioactivité. Modèles nucléaires. Réactions nucléaires. Fission. Réactions induites par neutrons et photons gamma. Effet des rayonnements sur la matière.
Neutronique (72 h)
Responsable : Professeur Paul Reuss (CEA/INSTN, conseiller scientifique)
Flux. Spectres. Cinétique ponctuelle. Équation de la diffusion. Théorie à un groupe. Empoisonnement. Évolution du combustible. Ralentissement des neutrons. Absorptions résonnantes. Thermalisation des neutrons. Théorie multigroupe. Effets de température. Équation de Boltzmann. Théorie des perturbations. Schémas de calcul. Conception des cœurs.
Thermique - Thermohydraulique des réacteurs nucléaires (57 h)
Responsable : Professeur Hervé Lemonnier (CEA/DEN, directeur de recherche)
Caractéristiques thermiques des réacteurs électrogènes. Principes de dimensionnement thermique. Génération de la chaleur dans le réacteur. Thermique de l’élément combustible. Thermodynamique des systèmes de conversion d’énergie nucléaire. Thermohydraulique diphasique dans les réacteurs. Configurations des écoulements diphasiques. Équations locales instantanées dans chaque phase et à l’interface. Équations moyennées. Modélisation des écoulements diphasiques en conduite. Transferts de chaleur en ébullition et en condensation. Instabilités des écoulements diphasiques.
Matériaux nucléaires (30 h)
Responsable : Professeur Clément Lemaignan (CEA/DEN, directeur de recherche)
Différents types de matériaux nucléaires. Interaction rayonnement-matière. Évolution des défauts ponctuels. Diffusion sous irradiation. Durcissements sous irradiation. Fragilisation des aciers. Gonflements et fluages sous irradiation. Contrôles non destructifs. Combustible nucléaire. Comportement sous irradiation. Interaction pastille-gaine. Matériaux de gainage. Corrosion sous irradiation. Entreposage et comportement à long terme.
Mécanique - Règles de conception (18 h)
Responsable : Professeur René-Jean Gibert (CEA/DEN, conseiller scientifique)
Conception mécanique des réacteurs nucléaires. Règles de dimensionnement.
Mise en oeuvre des grands codes utilisés en génie atomique (18 h)
Supervision par les professeurs et intervenants de l’INSTN
Travail personnel sur un thème au choix (micro-projets) :
• neutronique appliquée (Apollo, Monte-Carlo...),
• thermohydraulique (Flica, Cathare...),
• protection (codes Monte-Carlo...).
Instrumentation nucléaire (18 h)
Responsable : Professeur Abdallah Lyoussi (CEA/DEN, expert sénior)
Détection des rayonnements ionisants - Détection des neutrons. Traitement des signaux. Utilisation pour la conduite des réacteurs et des installations nucléaires.
Radioprotection (39 h)
Responsable : Professeur Isabelle Aubineau-Lanièce (CEA/DRT)
Concepts de base et unités. Protection radiologique, normes, législation, organisation. Instrumentation pour la protection externe. Protection contre l’irradiation externe. Protection contre la contamination. Retour d’expérience des grands opérateurs.
Sûreté nucléaire (18 h)
Responsable : Professeur Daniel Quéniart (Conseiller auprès du directeur général de l’IRSN)
Organisation de la sûreté. Principes, approche déterministe et probabiliste. Approche par états. Conditions de fonctionnement. Évaluation des conséquences radiologiques des accidents. Études probabilistes. Les grands accidents. Organisation et outils de crise.
Filières de réacteurs nucléaires (24 h - Cours en anglais)
Responsable : Professeur Bertrand Barré (Areva, conseiller scientifique ; président de l’ENS)
Réacteurs à gaz, RBMK, réacteurs à eau lourde, réacteurs de propulsion navale, réacteurs à eau ordinaire, réacteurs à neutrons rapides, réacteurs expérimentaux, réacteurs à haute température, les projets futuristes...
Réacteurs à eau pressurisée - REP (96 h)
(Cours exclusivement dispensés aux étudiants civils à Saclay et Cadarache)
Responsable : Professeur Bruno Tarride (CEA/INSTN)
Description technique et fonctionnelle des principaux composants et systèmes. Physique, contrôle et fonctionnement du cœur. Adaptation de la centrale aux besoins du réseau. Contrôle commande, instrumentation, régulations, systèmes de protection. Sûreté de conception, fonctionnement accidentel. Exploitation et sûreté d’exploitation. Évolutions (réacteur européen EPR).
Réacteurs de propulsion navale - PNM (96 h)
(Cours exclusivement dispensés aux étudiants militaires à l’EAMEA de Cherbourg)
Responsable : Professeur Jacques Chenais (CEA/STXN)
Présentation générale des réacteurs de propulsion nucléaire maritime (PNM). Conception. Maintenance. Description technique et fonctionnelle des chaufferies nucléaires : système primaire, système secondaire, cœurs, contrôle commande, systèmes de sécurité, systèmes auxiliaires, systèmes de confinement et de protection radiologique, systèmes support navire et terrestre. Fonctionnement et dynamique des réacteurs ; conduite. Sûreté : conception, architecture et exploitation, fonctionnement accidentel, études probabilistes, accidents graves.
Cycle du combustible - Déchets nucléaires - Démantèlement (18 h)
Responsable : Professeur Bernard Boullis (CEA/DEN)
L’uranium, géologie, extraction, chimie, transformations. Enrichissement de l’uranium. Évolution de la composition du combustible neuf/usé. Retraitement. Déchets et traitement des déchets. Recyclage du plutonium. Démantèlement des installations.
Économie du nucléaire (6 h)
Responsable : Evelyne Bertel (OCDE)
Les coûts de production de l’électricité. Les marchés nucléaires. Aspects macro-économiques et environnementaux. Libéralisation des marchés.
Conférences - Visites (39 h)
Conférenciers CEA, IRSN, ASN, Andra, Armée, EDF, Areva NP...
Les acteurs du nucléaire en France et au plan international. La non-prolifération. Réglementation et droit nucléaire. Avancées dans le domaine de la physique nucléaire. Radioécologie...
Travaux pratiques
 Les travaux pratiques concernant le fonctionnement des réacteurs ont lieu au CEA, à Saclay sur le réacteur Isis, à Cadarache sur les réacteurs Éole ou Minerve. Ces travaux permettent notamment à l’étudiant de procéder à l’approche sous-critique, la divergence, l’étalonnage des barres, autrement dit de s’initier au contrôle d’un réacteur nucléaire.
L’étude du fonctionnement des réacteurs s’appuie également sur la mise en œuvre de simulateurs :
de fonctions - cinétique des réacteurs, effets Xénon et Samarium...- (sur logiciels PC),
du système “réacteur à eau sous pression”, en fonctionnement normal (Sirep ou Simba) ou accidentel (Sipact).
 Les grands codes de calculs sont mis en œuvre sur stations Sun :
neutroniques (Apollo, Tripoli),
thermohydrauliques (Flica, Cathare).
Les appareils de détection des rayonnements, de même que les appareillages et dispositifs de radioprotection, sont étudiés et manipulés par les étudiants dans les salles de travaux pratiques spécialisées de l’INSTN.
Projet de fin d’études
D’avril à fin août, voire fin décembre, les étudiants travaillent, seuls ou par équipes, à un projet de fin d’études (PFE) qui donne lieu à la soutenance d’un mémoire. L’objectif de ce projet est de mettre concrètement en œuvre les connaissances spécifiques du génie atomique acquises durant le premier semestre. Les thèmes sont très variés et peuvent aussi bien porter sur la conception d’une installation de type nouveau que sur une étude de sûreté, d’optimisation...
Les projets sont réalisés dans le cadre d’un stage effectué au sein d’entreprises industrielles ou de grands organismes du secteur nucléaire (CEA, EDF, Areva...). Des possibilités sont offertes d’effectuer le PFE dans des institutions ou laboratoires à l’étranger (Amérique du Nord, Europe, Japon...).
Diplôme
Le diplôme d’ingénieur en Génie atomique est délivré aux étudiants suivant les modalités définies dans le règlement des études.
L’étudiant classé "major" de promotion se voit décerner le prix SFANS (Section française de l’American Nuclear Society).
Élèves ingénieurs (Conventions spécifiques Écoles d’ingénieurs - INSTN)
S’ils satisfont aux épreuves du GA, les élèves ingénieurs qui suivent l’année de spécialisation à la place de leur dernière année d’études, obtiennent :
- dans le cadre d’une convention classique, le diplôme d’ingénieur de leur école d’origine ainsi que l’attestation de spécialisation en Génie atomique délivrée par l’INSTN ;
- dans le cadre d’une convention double diplôme, le diplôme de leur école d’origine ainsi que le diplôme d’ingénieur de l’INSTN.
Auditeurs libres
Les auditeurs libres ne peuvent ni se présenter aux examens ni participer au PFE.
Une attestation d’assiduité leur est délivrée.
INSTN - Site internet
Mise à jour le 17/05/2012
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