32 days agoCEA

Vers une modélisation multi-échelle des effets d'irradiation dans le combustible nucléaire H/F

  • Stage
  • Aix (Nord)
  • 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

2019-10781

Description de l'unité

Le Département d'Etudes des Combustibles réalise la R&D sur le combustible des réacteurs nucléaires regroupant des compétences uniques :
- en conception/réalisation d'essais caractérisant le comportement du combustible en conditions normales ou accidentelles par des essais en laboratoires chauds LECA/STAR ou plus intégrés dans des réacteurs de recherche (RR) ;
- en simulation avec des modèles multiéchelles, multiphysiques et multifilières (plateforme PLEIADES).

Le point fort du département est d'associer étroitement la simulation numérique aux expériences, à toutes les échelles.

Au sein du Service d'Etudes et Simulation du comportement du Combustible, le Laboratoire de Modélisation Multiéchelle du Combustible (LM2C) est en charge de la modélisation amont, de l'établissement de lois de comportement, de modélisation et d'études thermodynamiques et d'expertises.
A ce titre, il détermine, à partir de calcul atomistiques ou aux petites échelles, les propriétés de base et les lois de comportement du matériau qui sont ensuite traduites dans la plateforme de simulation PLEIADES.

Description du poste

Domaine

Matériaux, physique du solide

Contrat

Stage

Intitulé de l'offre

Vers une modélisation multi-échelle des effets d'irradiation dans le combustible nucléaire H/F

Sujet de stage

L'objectif est d'améliorer le modèle de comportement des gaz de fission dans le combustible nucléaire irradié : étendre le domaine de validation par confrontation à des expériences variées (microscopie électronique, positrons, recuits); optimiser la paramétrisation; améliorer la physique

Durée du contrat (en mois)

6 mois

Description de l'offre

La maîtrise du comportement des gaz de fission dans le combustible nucléaire (oxyde d’uranium) est un enjeu industriel important puisque leur relâchement ou leur précipitation limite l'utilisation de celui-ci à forts taux de combustion. Or ces phénomènes sont fortement influencés par l’évolution microstructurale du matériau due à l’agrégation des défauts générés par l’irradiation (formation de bulles de gaz, de boucles ou lignes de dislocation…). La dynamique d’amas (DA), modèle de type cinétique chimique, permet de décrire la nucléation/croissance des amas de défauts, leur contenu en gaz et le relâchement de celui-ci. Le modèle utilisé est paramétré via une approche multi-échelle intégrant des données de base calculées par méthodes atomistiques à diverses échelles (ab initio, potentiels empiriques).

L’objectif du stage est de contribuer à la compréhension du comportement de ces gaz. Il s'agira d’une part d’améliorer le modèle de DA, et d’autre part d’étendre son domaine de validation en le confrontant à des expériences issues de thèses récemment soutenues au département. In fine, la paramétrisation du modèle sera améliorée.

Ce sujet présente l’intérêt d’articuler une dimension “interprétation” et une dimension “théorique” (amélioration du modèle). Selon les résultats et ses centres d’intérêt, le stagiaire pourra mettre l’accent sur l’un ou l’autre de ces aspects. Ce stage permet également au candidat motivé de participer à une démarche de modélisation multi-échelle et d’éprouver par lui-même en quoi des outils de simulation basés sur les données microscopiques les plus fondamentales contribuent à traiter et expliquer des situations pratiques.

Les différentes tâches du stage:
- Interpréter au moyen d’un code de simulation des expériences de recuit et d’annihilation de positions sur des échantillons implantés aux ions ;
- Améliorer la méthode permettant d’ajuster les paramètres encore inconnus sur les expériences ;
- Améliorer le jeu de paramètres par ajustement sur une partie des données expérimentales.

Skorek (2013). Étude par Dynamique d’Amas de l’influence des défauts d’irradiation sur la migration des gaz de fission dans le dioxyde d’uranium (PhD Thesis). Univ. Aix-Marseille. http://www.theses.fr/2013AIXM4376
Bertolus et al. (2015). Linking atomic and mesoscopic scales for the modelling of the transport properties of uranium dioxide under irradiation. Journal of Nuclear Materials, 462, 475–495.

Moyens / Méthodes / Logiciels

langage FORTRAN90, code de simulation DA, Mathematica, unix, progiciel URANIE

Ideal candidate profile

Profil du candidat

De formation Bac+4/5, stage de fin d'étude Ingénieur/Master 2ème année.
Spécialité : physique des matériaux, simulation numérique.
Moyens et méthodes : simulation numérique et théorie.