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Prévision de l'évolution microstructurale sous irradiation d'alliages ferritiques par simulation numérique - H/F

  • Thèse
  • Moret-Loing-et-Orvanne (Seine-et-Marne)
  • Master, Titre d'ingénieur, Bac +5
  • Développement informatique

Description de l'offre

Sujet de thèse: Prévisions de l'évolution microstructurale jusqu'à fin de vie sous irradiation d'alliages ferritiques par simulations numériques - vers une simulation quantitative et la prise en compte des hétérogénéités

 

Contexte et enjeux

La cuve des Réacteurs à Eau Pressurisée (REP) est soumise à l'irradiation neutronique qui engendre des évolutions des propriétés mécaniques des matériaux constitutifs. En complément du programme de surveillance, un projet de simulation numérique du vieillissement a également été mis en place permettant de décrire depuis l'échelle atomique l'évolution de la microstructure.  Le défi d'un tel projet est de mettre au point et de relier des techniques de modélisation multi-échelles permettant d'aller de l'échelle atomique (nanomètre, picoseconde) jusqu'à l'échelle du composant (centimètre, année).

Un modèle de diffusion des défauts ponctuels (lacunes et interstitiels créés sous irradiation) permettant de simuler par Monte Carlo cinétique (MCC) la formation d'amas riches en solutés observés expérimentalement dans des alliages ferritiques modèles de type FeCuNiMnSiP irradiés représentatif de l'acier de cuve a été développé et permis de reproduire qualitativement les effets de compositions et de flux de neutrons.[1,2]

Ce travail nécessite d'être poursuivi afin de tendre vers des simulations quantitatives de l'évolution du dommage dans des conditions les plus proches possibles des conditions réelles et de comparer l'effet des éléments d'alliage et de la fluence sur l'évolution de la microstructure simulée aux prédictions des formules de prévision de la cuve.

Ces travaux sont menés en collaboration avec des centres de recherche européens (projets européens).

 

Objectif de la thèse

Le but de la thèse sera d'implémenter une description plus réaliste des hétérogénéités structurales et chimiques dans le modèle de diffusion des défauts ponctuels basé sur le Monte Carlo Cinétique,  capitalisé dans le code développé depuis de nombreuses années au sein de notre équipe. Ces avancées permettront d'envisager des simulations plus quantitatives dans des conditions d'irradiation de type REP sur plusieurs dizaines d'années de fonctionnement ainsi que de mieux comprendre les mécanismes d'endommagement par irradiation des alliages ferritiques à différentes échelles.

La thèse se composera de deux axes principaux :



Une meilleure prise en compte des effets de soluté à travers leurs effets sur les barrières de diffusion ainsi que sur le modèle de cohésion. Les paramétrisations actuellement utilisées ne permettent de traiter de manière universelle les différents types d'amas présents dans le matériau.


Une prise en compte détaillée de la microstructure initiale des hétérogénéités dans le modèle Monte Carlo Cinétique tels que les joints de grains ou les dislocations et éventuellement les carbures. Ces améliorations concernent en particulier la détermination des forces de puits et des biais d'absorption c.a.d. l'absorption préférentielle des interstitiels vis-à-vis des lacunes par les joints de grains, dislocations, boucles, cavités, amas de solutés.



La thèse se déroulera à EDF Lab Les Renardières au sein du groupe Métallurgie du département " Matériaux et Mécanique des Composants " en collaboration avec le laboratoire UMET de l'Université de Lille (laboratoire commun EM2VM).

[1] C. Domain et al., Journal of Nuclear Materials 335, 121 (2004)

[2] R. Ngayam-Happy, C.S. Becquart, C. Domain, Journal of Nuclear Materials, 440,143 (2013)

Profil recherché

Ingénieur et/ou Master recherche avec une spécialisation en physique de la matière condensée, métallurgie ou science des matériaux. Une bonne maitrise de l'environnement Linux et du langage C/C++ est requise ainsi qu'un goût pour la simulation. Bon niveau de culture générale et scientifique. Bon niveau de pratique de l'anglais. Motivation pour l'activité de recherche. Une expérience précédente dans la simulation des matériaux est un plus.