Essais thermomécaniques jusqu'à de hautes températures sur une céramique nucléaire irradiée

CEA; Saint-Paul-lès-Durance; Sur place; EUR 40 000 - 60 000; Plein temps

Résumé du poste

Un institut de recherche en énergie recherche un doctorant pour une thèse sur les essais thermomécaniques de céramiques nucléaires irradiées. Ce projet s'inscrit dans un cadre collaboratif avec Aix-Marseille Université et inclut la réalisation d'essais innovants et l'utilisation d'outils numériques. Le candidat idéal doit avoir une formation en ingénierie et un intérêt marqué pour la recherche expérimentale.

Qualifications

• Goût marqué pour l'approche expérimentale.
• Facilité dans l'utilisation d'outils numériques.
• Connaissances en science des matériaux requises.

Responsabilités

• Améliorer les outils numériques et expérimentaux existants.
• Réaliser des essais thermomécaniques sur combustible irradié.
• Interpréter les résultats expérimentaux et les légitimer.

Connaissances

Approche expérimentale

Utilisation d'outils numériques

Connaissances en science des matériaux

Formation

Ingénieur, Master M2 Science et Génie des Matériaux

Description du poste

Description du sujet de thèse

Domaines: Sciences pour l\'ingénieur

Sujets de thèse: Essais thermomécaniques jusqu\'à de hautes températures sur une céramique nucléaire irradiée

Contrat

Thèse

Description de l\'offre

Ces travaux de thèse s\'inscrivent dans le cadre des études sur les interactions pastille-gaine dans les crayons combustibles utilisés dans les réacteurs des centrales nucléaires à eau pressurisé. L\'exploitant doit assurer et démontrer l\'intégrité de l\'ensemble des crayons, en toutes situations. Les contraintes mécaniques subies par la gaine, première barrière de sûreté, sont liées aux propriétés viscoplastiques du combustible. Il faut donc connaître ces propriétés et leurs évolutions en fonctionnement.

Le sujet de thèse proposé s\'intéresse particulièrement à la caractérisation en cellule de haute activité de combustibles irradiés en réacteur nucléaire. Une des difficultés majeures réside dans le fait que les combustibles issus d\'une irradiation en réacteur sont multi-fissurés, ce qui rend leurs caractérisations mécaniques particulièrement compliquées. Toutefois, une thèse en cours (2022-2025) a permis de: (i) concevoir une machine spécifique d\'essais thermomécaniques, (ii) qualifier en partie ce dispositif, (iii) mettre en place des outils et méthode d\'extraction d\'échantillon fissuré, (iv) ainsi qu\'une modélisation intégrale du système (jumeau numérique).

La thèse proposée ici correspond à la suite de ces travaux et sera construite en quatre étapes sur trois plateformes expérimentales disponibles au CEA :

1. Prise en main et amélioration des outils numériques et expérimentaux existants
2. Implémentation du dispositif en cellule de haute activité sur un four existant
3. Réalisation d\'essais thermomécaniques sur combustible irradié; ce qui constituera en soi une première mondiale dans ces conditions
4. Les post-traitements dédiés basés sur une discussion essai-simulation, afin de décourer les phénomènes et de se focaliser sur le comportement viscoplastique du matériau

Une fois la base expérimentale suffisamment étoffée et interprétée, il sera possible de conforter ou revoir les lois de comportement du combustible et d\'ouvrir des liens potentiels avec la microstructure des matériaux. Le doctorant s\'appuiera sur les compétences de différents laboratoires du Département d\'études des Combustibles et sur un cadre collaboratif académique. Cette thèse s\'inscrit également dans le cadre du projet européen OPERA HPC.

Le doctorant devra démontrer un goût marqué pour l\'approche expérimentale et quelques facilités pour l\'utilisation d\'outils numériques. Des connaissances en science des matériaux sont le minimum requis. Au cours des trois années, le doctorant développera ses compétences multiphysiques en conception de dispositifs expérimentaux et comportement des matériaux à haute température, ainsi qu\'en simulation numérique, ce qui facilitera son insertion professionnelle. Il serait préférable, mais non obligatoire, que le candidat ait suivi préalablement le stage de master lié à ce sujet.

Université / école doctorale

Sciences pour l\'Ingénieur : Mécanique, Physique, Micro et Nanoélectronique (SIMPMN) — Aix-Marseille Université

Localisation du sujet de thèse

Site: Cadarache

Critères candidat

Formation recommandée: Ingénieur, master M2 Science et Génie des Matériaux

Demandeur

Disponibilité du poste

01/10/2025

Personne à contacter par le candidat

COLIN Christian — [e-mail]
CEA — DES/DEC//LAMIR
CEA — Centre de Cadarache
DEN/DEC/SA3E
Bat. 315, P7
13115 Saint Paul lez Durance
04 42 25 43 72

Tuteur / Responsable de thèse

LEBON Frédéric — [e-mail]
Aix-Marseille Université — LMA
Laboratoire de Mécanique et d\'Acoustique
4 impasse Nikola Tesla
CS 40006
13453 Marseille Cedex 13
04.84.52.42.22

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