Simulation numérique polycristalline du comportement mécanique des gaines des crayons combustib[...]

CEA; Saclay; Sur place; EUR 30 000 - 50 000; Plein temps

Résumé du poste

Une opportunité passionnante se présente pour un candidat motivé souhaitant réaliser une thèse sur la simulation numérique des gaines des crayons combustibles dans les réacteurs nucléaires. Cette recherche vise à modéliser le comportement mécanique des matériaux sous contraintes variées, en intégrant des approches polycristallines et des simulations avancées. En collaboration avec une équipe de recherche dynamique à Saclay, vous contribuerez à des projets innovants qui améliorent la sécurité et la performance des réacteurs. Si vous êtes passionné par la mécanique et la recherche appliquée, cette thèse est faite pour vous!

Qualifications

• Expérience en modélisation numérique et simulation des matériaux.
• Formation en mécanique ou matériaux est essentielle.

Responsabilités

• Développer un modèle numérique multi-échelle pour simuler le comportement des gaines.
• Appliquer des simulations par éléments finis en 3D.

Connaissances

Modélisation numérique

Mécanique des matériaux

Simulation par éléments finis

Analyse polycristalline

Formation

Master 2 en mécanique

École d'ingénieur

Outils

Logiciel de simulation

Description du poste

Description du sujet de thèse

Domaine

Sciences pour l'ingénieur

Sujets de thèse

Simulation numérique polycristalline du comportement mécanique des gaines des crayons combustibles des réacteurs à eau pressurisée

Contrat

Thèse

Description de l'offre

Les crayons combustibles des réacteurs nucléaires à eau pressurisée sont constitués de pastilles d'oxyde d'uranium empilées dans des tubes en alliages de zirconium. En réacteur, ces matériaux subissent des sollicitations mécaniques conduisant à leur déformation irréversible. Afin de garantir la sureté et augmenter la performance des réacteurs, ces déformations doivent être modélisées et prédites de la façon la plus précise possible. De façon à encore améliorer la prédictivité des modèles, le caractère polycristallin de ces matériaux ainsi que les mécanismes physiques de déformation doivent être pris en compte. C'est l'objectif de cette étude qui consiste à développer un modèle numérique multi-échelle à base physique de la gaine des crayons combustible.

Le comportement mécanique des matériaux métalliques est généralement modélisé en considérant ceux-ci comme homogènes. Or, les phénomènes de plasticité cristalline à l'échelle des grains ainsi que le caractère polycristallin de ces matériaux pilotent au premier ordre leur comportement. Afin de prendre en compte leur caractère hétérogène, des modèles polycristallins, auto-cohérents en champ moyen, basés sur la théorie de l'homogénéisation des matériaux hétérogènes sont utilisés depuis de nombreuses années. Récemment, un modèle polycristallin, développé dans un cadre linéaire et isotherme, a pu être couplé à des calculs par éléments finis 1D axisymétriques pour simuler la déformation des gaines en réacteur. Un historique de chargement mécanique complexe, imitant les sollicitations subies par la gaine, a pu être simulé.

L'objectif de ce travail de thèse est d'étendre le domaine d'application de ce modèle notamment en l'appliquant à un cadre non-linéaire afin de simuler des sollicitations à forte contrainte, de l'étendre à des sollicitations anisothermes mais également de réaliser des simulations par éléments finis en 3D avec en chaque élément et chaque pas de temps une simulation par le modèle polycristallin. Ces développements théoriques et numériques seront finalement appliqués à la simulation du comportement des crayons combustibles en situation de rampe de puissance grâce à son intégration à une plateforme logiciel utilisée pour des applications industrielles. Cette approche permettra de mieux évaluer les marges disponibles pour faire fonctionner le réacteur de façon plus flexible, permettant ainsi de s'adapter à l'évolution du mix énergétique et cela en toute sécurité.

Université / école doctorale

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

Localisation du sujet de thèse

Site

Saclay

Critères candidat

Formation recommandée

Master 2 mécanique et/ou matériaux Ecole d'ingénieur

Demandeur

Disponibilité du poste

01/10/2025

Personne à contacter par le candidat

ONIMUS Fabien [e-mail]
CEA
DES/DRMP/SRMA/LA2M
Service de Recherches en Matériaux et procédés Avancés, CEA-Saclay
01-69-08-44-29

Tuteur / Responsable de thèse

ONIMUS Fabien [e-mail]
CEA
DES/DRMP/SRMA/LA2M
Service de Recherches en Matériaux et procédés Avancés, CEA-Saclay
01-69-08-44-29

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