Programmes de génie aux études supérieures

Doctorat en GÉNIE NUCLÉAIRE

Responsable

Monsieur Guy Marleau, responsable du programme et professeur à l'Institut de génie nucléaire (IGN) du département de génie physique.

Téléphone : (514) 340-4711, poste 4204
Courriel : guy.marleau@polymtl.ca

But du programme

Le programme de doctorat en génie nucléaire a pour but de développer chez le candidat un haut niveau de connaissances, de rigueur intellectuelle, de curiosité scientifique et de créativité nécessaire tant dans les activités professionnelles de pointe que dans la recherche scientifique et l'enseignement universitaire.

Le programme d'études est conçu pour permettre au candidat d'approfondir ses connaissances dans sa spécialité et d'en repousser les frontières, de comprendre et d'évaluer la littérature scientifique et de développer la maîtrise de méthodes rigoureuses de raisonnement et d'expérimentation.

Grade

Le programme de doctorat en génie nucléaire conduit à l'obtention du grade de Philosophiae Doctor (Ph.D.).

Conditions d'admission

  • Être détenteur d’un diplôme de baccalauréat en ingénierie ou d’un diplôme de maîtrise de l’École Polytechnique ou un diplôme jugé équivalent par l’École Polytechnique qui témoigne d’une formation appropriée.
  • Un dossier académique de haut niveau ne garantit pas l'accès au programme de doctorat. Le candidat doit obtenir l'appui d'un professeur qui accepte de diriger ses travaux.

Note:      Pour connaître les conditions d'un passage direct de la maîtrise au doctorat sans soumettre de mémoire, voir l'article 71.3 des règlements particuliers des études supérieures.

Structure du programme

Le programme comporte 90 crédits, se répartissant comme suit :

 

   Crédits
Cours de cycles supérieurs  15 (minimum) 
Cours de cycles supérieurs
Recherche et réaction de thèse
 75

 

Le cours ENE6906 Séminaires est obligatoire à moins qu’il n’ait été suivi à la maîtrise.

Axes de spécialisation

L'étude numérique des centrales nucléaires - Ce domaine couvre la neutronique, la thermohydraulique, la commande, la simulation et la sûreté des centrales nucléaires. L'analyse numérique est réalisée à l'aide de logiciels développés et qualifiés au Groupe d'analyse nucléaire (GAN) de l'Institut, ou encore à l'aide des principaux logiciels utilisés dans l'industrie, avec laquelle l'IGN collabore étroitement.

Les techniques nucléaires sans vocation énergétique - Ce domaine couvre l'analyse par activation neutronique, la fabrication et l'utilisation des radioisotopes et la mesure des faibles activités naturelles. L'activation et la production de radioisotopes sont effectuées dans le réacteur SLOWPOKE-2, un réacteur piscine capable d'engendrer un flux neutronique de l'ordre de 1012n/cm2/s.

L'étude théorique et expérimentale des écoulements diphasiques

La boucle thermique du laboratoire de thermohydraulique permet d'effectuer de nombreuses recherches appliquées sur les écoulements à hautes températures et pressions avec changement de phase. Ces expériences permettront le développement de nouveaux modèles analytiques évolués servant à la conception des composantes d'un système énergétique.

 

Ateliers complémentaires à la formation doctorale

Les étudiants inscrits au doctorat à partir du trimestre d’hiver 2012 ou suivant doivent suivre les quatre premiers ateliers de formation complémentaire au doctorat d’un crédit chacun (hors programme).

Ateliers obligatoires

CAP7001         Réussir au doctorat (1 cr.)

                        Suivi préférablement au 1er ou 2e trimestre suivant l’inscription

CAP7005         Traitement de l’information scientifique et technique (1 cr.)

                        Suivi préférablement au 2e ou 3e trimestre suivant l’inscription

CAP7010         La créativité à votre portée (1 cr.)

                        Suivi préférablement au 3e ou 4e trimestre suivant l’inscription

CAP7015         Conduire un projet de recherche (1 cr.)

                        Suivi préférablement au 3e ou 4e trimestre suivant l’inscription

Note :     Les étudiants dont la première inscription au doctorat est antérieure au trimestre d’hiver 2012 doivent suivre le cours ING6900 Méthodes de recherche ou ING6900E Research Methods (version anglaise) au plus tard au 3e trimestre suivant la première inscription, s’il n’a pas été suivi à la maîtrise.

Liste des autres ateliers offerts :

http://www.polymtl.ca/es/ateliersdoctorat/index.php

 

Examen de synthèse

Se référer à l'article 75 pour les modalités générales de l'examen de synthèse.

Modalités spécifiques au programme

Les détails des modalités spécifiques au programme sont disponibles au secrétariat du département de génie physique.

Liste des cours

NoteSigleTitreCrédits
  ENE6002 Thermohydraulique des systèmes diphasiques 3
  ENE6101 Physique statique des réacteurs 3
  ENE6102 Cinétique des réacteurs nucléaires 3
  ENE6103 Calcul neutronique des réacteurs 3
  ENE6107 Thermique des réacteurs nucléaires 3
  ENE6109A Gestion du combustible nucléaire 3
  ENE6110 Laboratoire de génie nucléaire 3
  ENE6111 Analyse par activation et radio-isotopes 3
  ENE6120 Simulat. et commande des réacteurs nucléaires 3
  ENE6121 Sûreté des centrales nucléaires 3
  ENE6906 Séminaires 1
  ENE6918 Projet d'études supérieures 3
 GCH6951#C. SPÉC. : « titre du cours »1
 GCH6952#C. SPÉC. : « titre du cours »2
 GCH6953#C. SPÉC. : « titre du cours »3
  ENE8105 Rayonnement et radioprotection 3
  ENE8203 Technologies nucléaires 3

 

Description des cours

BA = baccalauréat       ES = études supérieures       CE = certificat

ES  ENE6002  Thermohydraulique des systèmes diphasiques   [détails] 

Nombre de crédits : 3  (3 - 0 - 6)
Département : Génie physique
Préalable(s) :
Corequis :

Descriptions lagrangienne et eulérienne des écoulements, théorème de transport de Reynolds, tenseur de contrainte. Loi de conservation généralisée et application aux écoulements monophasiques. Définitions et configurations d'écoulements diphasiques. Conditions d'interface gaz-liquide : théorème de transport de Reynolds pour une région comportant une interface, conditions d'interface locales pour la masse, la quantité de mouvement et l'énergie. Équations de conservation et conditions d'interface moyennées dans l'espace - modèle à deux fluides. Équations de conservation du mélange. Modèles d'écoulement homogène, séparé et à écart de vitesse. Ébullition en réservoir et en convection forcée. Calcul du titre et du taux de vide en ébullition sous-refroidie et saturée. Calculs de perte de pression.

Manuel(s) :
Notes :
Responsable(s) : Alberto Teyssedou

ES  ENE6101  Physique statique des réacteurs   [détails] 

Nombre de crédits : 3  (3 - 0 - 6)
Département : Génie physique
Préalable(s) :
Corequis :

Cinématique d'une collision élastique neutron-noyau et loi de choc. Définition et utilisation des sections efficaces et réactions nucléaires par noyau composé. Équation de Boltzmann pour l'étude du transport neutronique : définition et calcul du flux neutronique, loi de Fick, étude du milieu multiplicateur en régime permanent, discrétisation multigroupe. Résolution numérique de l'équation de transport et méthode des probabilités de collision. Calcul de réseau : ralentissement des neutrons et autoprotection des résonances, calcul des fuites neutroniques et coefficient de diffusion, évolution ponctuelle des noyaux.

Manuel(s) :
Notes :
Responsable(s) : Alain Hébert
Site Web : http://moodle.polymtl.ca/course/view.php?name=ENE6101

ES  ENE6102  Cinétique des réacteurs nucléaires   [détails] 

Nombre de crédits : 3  (3 - 0 - 6)
Département : Génie physique
Préalable(s) :
Corequis :

Interactions neutrons-noyaux et fission. Bilan des neutrons dans un réacteur. Équation de diffusion et état stationnaire. Facteur de multiplication effectif et réactivité statique. Théorie des perturbations et adjoint du flux. Formulation générale et interprétation des paramètres de cinétique. Réponse à l'échelon de réactivité avec un ou plusieurs groupes de neutrons retardés. Polynôme caractéristique et relation période-réactivité. Linéarisation et approximation du saut prompt. Dynamique de l'iode et du xénon. Rétroaction de température et du vide. Coefficients de réactivité. Calcul du profil de température. Méthodes numériques. Réponse à une rampe de réactivité avec rétroaction. Cinétique espace-temps. Limites de la cinétique ponctuelle. Couplage neutronique et aplatissement du flux. Accident de Tchernobyl : description et simulation.

Manuel(s) :
Notes :
Responsable(s) : Jean Koclas
Site Web : http://moodle.polymtl.ca/course/view.php?name=ENE6102

ES  ENE6103  Calcul neutronique des réacteurs   [détails] 

Nombre de crédits : 3  (3 - 0 - 6)
Département : Génie physique
Préalable(s) :
Corequis :

Présentation de la réaction en chaîne dans le contexte du calcul de réacteur. Formulation de l'équation de la diffusion à deux groupes d'énergie. Discrétisation de l'équation de diffusion statique : méthode des différences finies classique, méthode des différences finies centrées, éléments finis lagrangiens primaux, méthode analytique nodale. Théorie généralisée des perturbations. Rappel de la cinétique ponctuelle. Cinétique espace-temps implicite. Présentation du code DONJON pour simulation « coeur-entier » d'un réacteur nucléaire. Application de la méthode de Monte-Carlo en approximation multigroupe.

Manuel(s) :
Notes :
Responsable(s) : À venir
Site Web : http://moodle.polymtl.ca/course/view.php?name=ENE6103

ES  ENE6107  Thermique des réacteurs nucléaires   [détails] 

Nombre de crédits : 3  (3 - 0 - 6)
Département : Génie physique
Préalable(s) :
Corequis :

Notions fondamentales de transfert de chaleur : conduction, convection et rayonnement appliqués aux réacteurs nucléaires. Conduction unidirectionnelle et multidimensionnelle, en régime permanent et transitoire dans des parois plates, cylindriques et sphériques. Transfert de chaleur par convection forcée sans changement de phase dans des tubes, échangeurs de chaleur et grappes de combustible nucléaire. Convection naturelle. Concepts de base de l'ébullition. Ébullition en réservoir et en convection forcée : physique de l'ébullition, méthodes et corrélations pour évaluer le transfert de chaleur. Description des circuits thermohydrauliques des centrales nucléaires. Particularités du transfert de chaleur dans les réacteurs nucléaires. Étude neutronique-thermohydraulique du canal d'un réacteur : distribution des températures, puissance de pompage et optimisation de la puissance nette.

Manuel(s) :
Notes :
Responsable(s) : À venir

ES  ENE6109A  Gestion du combustible nucléaire   [détails] 

Nombre de crédits : 3  (3 - 0 - 6)
Département : Génie physique
Préalable(s) :
Corequis :

Vue d'ensemble du cycle du combustible nucléaire, de la mine à la disposition ultime des déchets. Fabrication du combustible : extraction, enrichissement, conversion et coût du combustible. Évolution du combustible sous irradiation : filières de réacteurs, irradiation et évolution isotopique des matériaux, taux de combustion, effet des paramètres locaux. Comportement du combustible sous irradiation : performance thermique, gonflement, relâchement de produits de fission, propriétés mécanique de l'UO2 et interactions gaine/combustible. Gestion du combustible dans les réacteurs à eau pressurisés : modèle de réactivité linéaire, cycles de rechargement et longueur de campagne, contrôle de l'excès de réactivité, optimisation du rechargement par méthodes méta-heuristiques. Gestion du combustible dans les réacteurs CANDU : période initiale, équilibre du rechargement et suivi du coeur, limites d'opération et critères de sélection des rechargements. Cycles avancés : recyclage, cycle au plutonium, cycle au thorium, calcul de scénarios. Disposition du combustible irradié : retraitement, stockage temporaire et permanent.

Manuel(s) :
Notes :
Responsable(s) : À venir

ES  ENE6110  Laboratoire de génie nucléaire   [détails] 

Nombre de crédits : 3  (3 - 3 - 3)
Département : Génie physique
Préalable(s) :
Corequis :

Normes de sécurité dans une installation nucléaire. Appareillage de détection et de mesure des rayonnements ionisants. Détermination du point d'engorgement dans un écoulement à contre-courant: mesure du taux de vide. Flux de chaleur critique. Mesure des pertes de pression dans les sous-canaux interconnectés. Mesure de section-efficace d'activation et de demi-vie de radio-isotopes. Longueur de diffusion et de ralentissement du graphite. Facteur de multiplication et distribution du flux dans un réacteur sous-critique uranium naturel-graphite. Réacteur critique SLOWPOKE : approche sous-critique, calibration de la barre de contrôle, saut de réactivité, excursion de puissance et coefficient de température.

Manuel(s) :
Notes :
Responsable(s) : À venir

ES  ENE6111  Analyse par activation et radio-isotopes   [détails] 

Nombre de crédits : 3  (3 - 0 - 6)
Département : Génie physique
Préalable(s) :
Corequis :

Réactions nucléaires, radioactivité induite, méthodes d'activation, sources de neutrons et de particules chargées, analyse qualitative et quantitative, instrumentation, spectroscopie gamma, emploi des ordinateurs, applications (matériaux, pollution, criminologie, recherche scientifique,...). Radio-isotopes : préparation (réacteurs nucléaires, cyclotrons, générateurs isotopiques), propriétés, utilisation (traceurs, datation, jauges, radiographie, radiothérapie, médecine nucléaire, stérilisation, piles,...).

Manuel(s) :
Notes :
Responsable(s) : À venir

ES  ENE6120  Simulat. et commande des réacteurs nucléaires  [détails] 

Nombre de crédits : 3  (3 - 0 - 6)
Département : Génie physique
Préalable(s) :
Corequis :

Description du coeur d'un réacteur nucléaire de type CANDU. Mécanismes de contrôle. Calculs de réacteurs statiques et dynamiques. Cinétique ponctuelle et relations avec cinétique espace-temps. Méthodes numériques. Paramètres locaux, effet Xénon. Réactivité statique et réactivité dynamique. Détecteurs de flux. Système de régulation du réacteur. Mesure et calibration de puissance. Consigne et erreur de puissance. Contrôle global et différentiel des barres liquides, contrôle des barres de compensation et des barres solides. Cartographie du flux. Baisse contrôlée de puissance et recul rapide de puissance. Systèmes d'arrêt et logique deux de trois.

Manuel(s) :
Notes :
Responsable(s) : À venir

ES  ENE6121  Sûreté des centrales nucléaires   [détails] 

Nombre de crédits : 3  (3 - 0 - 6)
Département : Génie physique
Préalable(s) :
Corequis :

Risques et effets biologiques des radiations. Conception des systèmes de sûreté des centrales nucléaires; utilisation des approches probabiliste et déterministe. Classification et phénoménologie des principaux types d'accidents nucléaires. Analyses de sûreté. Les accidents de Three Mile Island et de Tchernobyl : leçons apprises. Réglementation, rôle des organismes nationaux et internationaux. Responsabilités des exploitants. La recherche en sûreté; la sûreté intrinsèque.

Manuel(s) :
Notes :
Responsable(s) : À venir

ES  ENE6906  Séminaires   [détails] 

Nombre de crédits : 1  (0 - 0 - 3)
Département : Génie physique
Préalable(s) :
Corequis :

Exposés et discussions d'articles, de sujets de mémoires et de thèses, ainsi que des sujets choisis ayant rapport avec les cours ou les travaux de recherches de l'Institut. Présentation orale d'un sujet choisi en collaboration avec son directeur de recherche.

Manuel(s) :
Notes : Ce cours est obligatoire pour tout étudiant inscrit à la maîtrise recherche en génie énergétique.
Responsable(s) : Jean Koclas
Site Web : http://moodle.polymtl.ca/course/view.php?name=ENE6906

ES  ENE6918  Projet d'études supérieures   [détails] 

Nombre de crédits : 3  (0 - 0 - 0)
Département : Génie physique
Préalable(s) :
Corequis :

Projet d'études supérieures accompli sous la direction d'un professeur du département et comprenant une étude d'application de haut niveau ainsi que la rédaction d'un rapport de projet. Le travail comprend au moins 9 heures par semaine consacrées au projet pendant 15 semaines pour un total de 135 heures.

Manuel(s) :
Notes :
Responsable(s) : Guy Marleau

ES  ENE8105  Rayonnement et radioprotection   [détails] 

Nombre de crédits : 3  (3 - 0 - 6)
Département : Génie physique
Préalable(s) : PHS3104 ou équivalent
Corequis :

Modèles atomique et nucléaire. Interaction du rayonnement avec la matière, règle d'or de Fermi et définition des sections efficaces, diffusion de Rutherford. Interaction des électrons avec la matière. Interactions des particules lourdes chargées avec la matière. Interactions du rayonnement électromagnétique avec la matière. Interaction des neutrons avec la matière. Effets biologiques des rayonnements : notions de base, caractérisation, intensité et mode d'irradiation. Normes de sécurité. Écrans de radioprotection. Détection du rayonnement dans un but de protection. Sources de rayonnement dans l'environnement.

Manuel(s) :
Notes :
Responsable(s) : Guy Marleau

ES  ENE8203  Technologies nucléaires   [détails] 

Nombre de crédits : 3  (3 - 0 - 6)
Département : Génie physique
Préalable(s) : 70 cr. pour les étudiants au baccalauréat
Corequis :

Vue d'ensemble des technologies nucléaires : réacteurs de recherche, applications en médecine, applications industrielles, réacteurs de puissance. Précis de physique moderne : équivalence masse-énergie, mécanique quantique et physique atomique. Physique nucléaire : radioactivité, réactions nucléaires, atténuation du rayonnement, interaction des photons, des neutrons et des particules chargées avec la matière. Détection du rayonnement. Effet du rayonnement sur l'organisme et applications médicales. Radio-isotopes et applications industrielles. Principes de fonctionnement des réacteurs de recherche et de puissance. Réacteurs CANDU, à eau pressurisée, à eau bouillante, à neutrons rapides et de 4e génération. Réacteurs de recherche, conversion directe de l'énergie et applications industrielles du rayonnement.

Manuel(s) :
Notes :
Responsable(s) : Jean Koclas
Site Web : http://moodle.polymtl.ca/course/view.php?name=ENE8203

 

Pour des informations supplémentaires

Polytechnique Montréal
Registrariat
C.P. 6079, succursale Centre-ville
Montréal (Québec) CANADA, H3C 3A7
Téléphone : 514 340-4724
Télécopieur : 514 340-5836
Courriel : registraire@polymtl.ca
Pavillon : Principal
Local : A-201

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