Today's reactors face challenges in terms of sustainability, safety, cost-effectiveness and efficient fuel cycle management. To meet these expectations, the Generation IV International Forum (GIF) proposes concepts for new generation reactors to be developed by member countries. Among them, Molten Salt Reactors (MSRs) have the particularity of using liquid fuel, fissile material being dissolved in molten salts. Although promising, this technology has the drawback of having been too little tested up to now.On the other hand, the CABRI experimental reactor, currently in operation under the management of the CEA's SPESI service, is used to carry out high flux reactivity insertion experiments. It is composed of a driver core in a pool in the middle of which is inserted a test loop containing a fuel rod cooled in PWR conditions on which measurements are performed in an accident scenario. 

The aim of this thesis is to study the possibility of using CABRI to carry out experiments of interest on molten salts and to provide elements of reflection allowing the construction of an experimental approach for MSRs. To this end, the theoretical feasibility of replacing the Pressurized Water Loop (PWL) by a Molten Salts Loop (MSL) filled with chloride salts (NaCl-UCl3-PuCl3) is studied.

First, we aim to characterise the evolution of the salt temperature in the test loop in order to determine a loop configuration that minimises heat loss and salt temperature variations. It is also proposed to define boundary conditions for the reactor. First, a maximum operating power that limits the heating of the salt to 5°C. Second, limits on the relative proportions of UCl3 and PuCl3 to ensure that the salt remains liquid without exceeding the maximum temperature tolerated by the materials. Additionally, it is important to ensure that the salt cannot form a supercritical system in the event of an accident.

In the second step, a neutronic study is carried out on this MSL. The first objective is to choose a volume of salt that guarantees a good coupling coefficient without causing additional technical constraints. We also aim at studying the spectrum of this MSL and comparing it with that of an MSR in order to evaluate the relevance of burn-up calculations on the MSL. Then, we want to know the influence of a change in the salt composition on the coupling coefficient and on reactivity. Finally, we investigate whether a salt temperature change has an effect on the coupling coefficient and reactivity. We aim to measure, if possible, the salt temperature feedback coefficient.

This work could be followed up by a study of the behaviour of a molten salts rod during high flux reactivity insertion.

Dagens reaktorer står inför utmaningar när det gäller hållbarhet, säkerhet, kostnadseffektivitet och effektiv hantering av bränslecykeln. För att möta dessa förväntningar föreslår det internationella forumet Generation IV (GIF) koncept för den nya generationens reaktorer som ska utvecklas av medlemsländerna. Bland dessa har smältsaltreaktorer (MSR) den speciella egenskapen att de använder flytande bränsle, där klyvbart material löses upp i smälta salter. Även om denna teknik är lovande har den den nackdelen att den hittills har testats i alltför liten utsträckning.Å andra sidan används experimentreaktorn CABRI, som för närvarande drivs av CEA:s SPESI-tjänst, för att utföra experiment med högflödesreaktivitet. Den består av en drivkärna i en bassäng, i vars mitt en testkrets är placerad med en bränslestav som kyls under PWR-förhållanden och där mätningar utförs i ett olycksscenario. 

Syftet med denna avhandling är att undersöka möjligheten att använda CABRI för att utföra experiment av intresse för smältsalter och att tillhandahålla reflektionselement som gör det möjligt att bygga upp en experimentell metod för MSR. I detta syfte undersöks den teoretiska möjligheten att ersätta tryckvattenslingan (PWL) med en saltetransportslinga (MSL) fylld med kloridsalter (NaCl-UCl3-PuCl3).

För det första vill vi karakterisera utvecklingen av salttemperaturen i testkretsen för att fastställa en krets-konfiguration som minimerar värmeförlusterna och variationerna i salttemperaturen. Det föreslås också att man definierar randvillkor för reaktorn. För det första, en maximal driftseffekt som begränsar uppvärmningen av saltet till 5 °C. För det andra begränsningar av de relativa proportionerna av UCl3 och PuCl3 för att säkerställa att saltet förblir flytande utan att överskrida den maximala temperatur som materialen tål. Dessutom är det viktigt att se till att saltet inte kan bilda ett överkritiskt system i händelse av en olycka.

I det andra steget genomförs en neutronisk undersökning av denna MSL. Det första målet är att välja en saltvolym som garanterar en god kopplingskoefficient utan att orsaka ytterligare tekniska begränsningar. Vi vill också studera spektrumet för denna MSL och jämföra det med spektrumet för en MSR för att utvärdera relevansen av beräkningar av avbränning på MSL. Sedan vill vi veta hur en förändring av saltsammansättningen påverkar kopplingskoefficienten och reaktiviteten. Slutligen undersöker vi om en förändring av salttemperaturen påverkar kopplingskoefficienten och reaktiviteten. Vi strävar efter att om möjligt mäta salttemperaturens återkopplingskoefficient.

Detta arbete skulle kunna följas upp av en undersökning av beteendet hos en stav av smält salt under insättning av reaktivitet med högt flöde.