40 days agoCEA

Pièces avec gradient de fonction par projection thermique pour une application dans les réacteurs de fus

  • Stage
  • Tours (Indre-et-Loire)
  • IT development

Job description

Détail de l'offre

Informations générales

Entité de rattachement

Le Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA) est un organisme public de recherche.

Acteur majeur de la recherche, du développement et de l'innovation, le CEA intervient dans le cadre de ses quatre missions :
. la défense et la sécurité
. l'énergie nucléaire (fission et fusion)
. la recherche technologique pour l'industrie
. la recherche fondamentale (sciences de la matière et sciences de la vie).

Avec ses 16000 salariés -techniciens, ingénieurs, chercheurs, et personnel en soutien à la recherche- le CEA participe à de nombreux projets de collaboration aux côtés de ses partenaires académiques et industriels.

Référence

2019-10707-1280

Description du poste

Domaine

Chimie

Contrat

Post-doctorat

Durée du contrat (en mois)

1 an

Description de l'offre

Contexte scientifique L'application principale ciblée concerne les composants face au plasma (CFP) des futurs réacteurs de fusion thermonucléaire. Le tungstène est considéré comme le meilleur candidat en tant que matériau face au plasma. Les quantités de chaleur à évacuer étant importantes, les CFP sont activement refroidis par la circulation d'un fluide caloporteur dans un canal de refroidissement. Par ses capacités d'extraction de la chaleur, le CuCrZr est envisagé comme matériau de structure constituant le canal de refroidissement des composants soumis aux plus forts flux. Un des critères pour le choix des matériaux constituant les composants face au plasma est de limiter les produits radioactifs générés par les matériaux sous bombardement neutronique. La longue durée de vie dans ce type d'environnement et une activation faible sont les exigences communes aux matériaux structurels candidats. Ainsi, seuls certains éléments d'alliages pourraient être utilisés. En raison de l'activation du cuivre, l'élimination des déchets serait plus exigeante pour le CuCrZr que pour un acier d'activation réduite (par exemple l'Eurofer). Pour ces raisons, le présent projet propose un concept alternatif basé sur l'utilisation de l'Eurofer comme matériau de structure. Pour ce type de concept, le verrou technologique principal est la réalisation de la liaison W/Eurofer et sa tenue sous sollicitation thermomécanique. Les contraintes thermomécaniques auxquelles sont soumis les assemblages des CFP sous hauts flux conduisent, entre autres, à envisager des solutions basées sur une structure à gradient de fonction entre le tungstène et l'Eurofer. La formation de composés intermétalliques fragiles à partir du W et du C amène également à s'orienter vers une structure à gradient. Le matériau formé par cette structure et en contact avec l'Eurofer permettrait de réaliser une barrière de diffusion et d'accommoder les coefficients de dilatation entre le W et l'Eurofer. La structure type visée par ce projet est un matériau à gradient de composition entre un cœur en Eurofer refroidi et une couche superficielle réfractaire en tungstène qui sera face au plasma. La fabrication additive représente une solution technologique pour la réalisation d'un tel matériau à gradient de fonction. Parmi les méthodes de fabrication additive, le CSAM (Cold Spray Additive Manufacturing – F. A. par projection dynamique à froid) est une voie prometteuse pour réaliser ce type de matériaux métalliques. Missions Le sujet de post-doctorat proposé repose sur la possibilité de développer des pièces autoportées à gradient de fonction sous forme d'échantillons puis de réaliser des pièces (en petite série) d'échelle 1 afin de les tester sous flux neutroniques pour arriver à une pré-série répondant aux spécificités du cahier des charges. Ainsi, les objectifs du projet sont les suivants : - La réalisation d'une étude bibliographique amenant au choix de la structure du gradient de fonction en tenant compte de l'assemblage final du matériau à gradient avec un tube en Eurofer, - La détermination des paramètres de projection ad hoc pour obtenir les propriétés physico-chimiques et thermo-mécaniques souhaitées, - La fabrication d'échantillons de forme à l'échelle 1 avec gradient de fonction continu des deux matériaux pour validation de la réponse au cahier des charges, - La réalisation, la caractérisation par des moyens de contrôle non-destructif fonctionnel, et le test d'un démonstrateur puis d'un prototype. Le (la) candidat(e) évoluera dans l'environnement scientifique et technique de pointe du CEA Le Ripault situé à 20 km de Tours.

Ideal candidate profile

Profil du candidat

DOCTORAT
BAC+8