Modélisation multiphysique du comportement des gaz de fission dans la microstructure des combus[...]

CEA; Saint-Paul-lès-Durance; Sur place; EUR 30 000 - 50 000; Plein temps

Résumé du poste

Un projet de thèse passionnant au sein d'un institut de recherche de pointe, axé sur la modélisation multiphysique et les simulations numériques des gaz de fission dans les combustibles nucléaires. Ce travail crucial contribue à la sécurité et à l'efficacité des réacteurs nucléaires, en développant des matériaux innovants pour la production d'électricité. Le doctorant collaborera avec des experts, publiera des résultats et participera à des congrès internationaux, tout en acquérant des compétences précieuses pour une future carrière dans la recherche ou l'industrie. Une opportunité unique pour ceux qui souhaitent faire avancer la science des matériaux dans un contexte de transition énergétique.

Qualifications

• Formation en physique ou chimie de l'état solide recommandée.
• Compétences en modélisation et simulations numériques nécessaires.

Responsabilités

• Développer des modèles de simulation pour le comportement des gaz de fission.
• Réaliser des simulations numériques et comparer avec des expériences.

Connaissances

Modélisation multiphysique

Simulations numériques

Physique numérique

Science des matériaux

Formation

Master en Physique

Doctorat en Chimie ou Physique

Outils

INFERNO

Description du poste

Description du sujet de thèse

Domaine

Physique de l'état condensé, chimie et nanosciences

Sujets de thèse

Modélisation multiphysique du comportement des gaz de fission dans la microstructure des combustibles nucléaires

Contrat

Thèse

Description de l'offre

Face à l'urgence climatique, l'accélération de la transition vers des technologies décarbonées est impérative, ce qui implique entre autre le développement de matériaux plus performants pour la production et le stockage de l'électricité. Cela inclut l'innovation dans le domaine des combustibles au cœur du fonctionnement des réacteurs nucléaires. La compréhension et la prédiction de leur comportement sont nécessaires pour améliorer la sécurité et l'efficacité du parc nucléaire actuel et futur.

Un aspect clé concerne les gaz de fission générés lors des réactions de fission. Ces atomes de gaz, peu solubles, forment des bulles nanométriques puis micrométriques qui grossissent pendant l'exploitation du combustible, affectant significativement les propriétés macroscopiques. La simulation numérique, complémentaire à la caractérisation expérimentale, permet de modéliser la formation et l'évolution de ces bulles, ainsi que de prédire l'évolution des propriétés. Cette approche facilite la conception de nouveaux types de combustible aux performances accrues.

L'objectif de cette thèse est de contribuer au développement et à l'amélioration des modèles de simulation du comportement des gaz de fission dans la microstructure polycristalline des combustibles nucléaires, notamment l'oxyde d'uranium. Le/la doctorant• e devra définir un modèle physique basé sur la méthode du champ de phase, calculer les paramètres d'entrée et réaliser des simulations numériques reproduisant des expériences d'irradiation menées au sein de notre département. Ces travaux permettront d'approfondir notre compréhension des phénomènes physiques sous-jacents au comportement du gaz (formation de bulles, relâchement et gonflement engendré) grâce à la comparaison directe entre les résultats des simulations et les mesures expérimentales. Ce projet constituera également la validation expérimentale du code de calcul scientifique INFERNO qui sera utilisé pour ces simulations sur les supercalculateurs du réseau national.

La thèse se déroulera au Département d'Étude des Combustibles (DEC) de l'institut IRESNE (CEA-Cadarache), dans un cadre collaboratif impliquant des experts en modélisation et en caractérisation expérimentale du CEA. Le/la doctorant• e sera amené• e à disséminer les résultats de ses recherches via des publications scientifiques et à participer à des congrès internationaux. Au cours de la thèse, il/elle développera une expertise approfondie en modélisation multiphysique, simulations numériques et informatique. Ces compétences seront aisément valorisables pour une carrière dans la recherche académique, dans la R&D industrielle, ou l'ingénierie des matériaux.

Références :

1. https://doi.org/10.1063/5.0105072
2. https://doi.org/10.1016/j.commatsci.2019.01.019

Université / école doctorale

Sciences Mécaniques et Energétiques, Matériaux et Géosciences (SMEMaG)
Paris-Saclay

Localisation du sujet de thèse

Site

Cadarache

Critères candidat

Formation recommandée

Physique/Chimie de l'état solide, physique numérique, science des matériaux

Demandeur

Disponibilité du poste

01/10/2025

Personne à contacter par le candidat

Messina Luca < email supprimé pour raison de sécurité >
CEA
DES/IRESNE/DEC/SESC/LM2C
Institut de recherche sur les systèmes nucléaires pour la production d'énergie bas carbone (IRESNE)
DES/IRESNE/DEC/SESC/LM2C
Bâtiment 151
13108 Saint-Paul-lez-Durance
Tél : [phone]

Tuteur / Responsable de thèse

Le Bouar Yann < email supprimé pour raison de sécurité >
CNRS
Laboratoire d'Etude des Microstructures
UMR 104 CNRS/Onera
29, avenue de la Division Leclerc
92322 Châtillon Cedex France

En savoir plus

1. https://www.linkedin.com/in/messinaluca/
2. https://www.cea.fr/energies/iresne/Pages/Accueil.aspx
3. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0022311518309449?via%3Dihub