Stage - Bac+5 - Adsorption de H2O et O2 sur des surfaces de PuO2 par simulations Monte Carlo - H/F

CEA; Bruyères-le-Châtel; Sur place; EUR 13 000 - 20 000; Plein temps

Avantages offerts par ce poste

Rémunération stage

Intégration au laboratoire

Résumé du poste

Stage au CEA DAM, Bruyères-le-Châtel, développement d'approches Monte Carlo pour relier données ab initio à des propriétés thermodynamiques et cinétiques d'une surface PuO2 en interaction avec H2O et O2. Premier volet: Monte Carlo grand canonique en Python pour l'équilibre thermodynamique; échanges avec réservoirs via potentiels chimiques.

Deuxième volet: Monte Carlo cinétique pour décrire l'évolution de la surface, adsorption et désorption.

Qualifications

• Stage Bac+5, profil scientifique, compétences en modélisation et simulation demandées.
• Bonnes connaissances en méthodes Monte Carlo et en physique statistique.
• Maîtrise du français et de l'anglais scientifiques apprécié.

Responsabilités

• Développer et appliquer des approches Monte Carlo grand canonique pour l'équilibre thermodynamique de la surface PuO2 en interaction avec H2O et O2.
• Mettre en œuvre une approche de Monte Carlo cinétique pour décrire l'évolution temporelle de la surface et les mécanismes d'adsorption/désorption.
• S'appuyer sur des codes existants au laboratoire et acquérir des compétences à l'interface entre modélisation atomistique et physique statistique.

Connaissances

Python

Monte Carlo

Formation

Bac+5

Outils

Python

Description du poste

Stage - Bac+5 - Adsorption de H2O et O2 sur des surfaces de PuO2 par simulations Monte Carlo - H/F

Description du poste

Matériaux, physique du solide

Intitulé de l'offre

Stage - Bac+5 - Adsorption de H2O et O2 sur des surfaces de PuO2 par simulations Monte Carlo - H/F

Sujet de stage

Le dioxyde de plutonium PuO? est un matériau d'intérêt majeur dans le domaine du nucléaire. Lorsqu'il est exposé à un environnement extérieur, sa surface peut interagir avec différentes espèces gazeuses, en particulier l'eau et l'oxygène. Ces interactions dépendent de nombreux paramètres, telles que la température, la pression, la stœchiométrie de la surface et la concentration des espèces adsorbées. Les calculs ab initio permettent de caractériser les configurations atomiques et les mécanismes élémentaires impliqués, mais l'accès aux propriétés thermodynamiques et cinétiques à des échelles de temps et de tailles supérieures nécessite le recours à des méthodes de physique statistique. Une base de données ab initio décrivant les principales configurations et transformations associées à l'interaction de H?O et O? avec une surface de PuO? a été construite.

Durée du contrat (en mois)

Césure ou 6 mois

Description de l'offre

Le stage aura pour objectif de développer et d'appliquer des approches Monte Carlo permettant de relier les données énergétiques issues des calculs ab initio aux propriétés thermodynamiques et cinétiques d'une surface de PuO? en interaction avec H?O et O?.
Dans une première partie, le.a stagiaire développera en Python une approche de Monte Carlo grand canonique afin d'étudier l'équilibre thermodynamique de la surface. Les échanges de matière avec des réservoirs de H?O et d'O? seront décrits à travers leurs potentiels chimiques. Les simulations permettront d'étudier la population des différentes configurations de surface en fonction des conditions thermodynamiques et d'identifier les domaines de stabilité des espèces adsorbées. L'objectif sera notamment de dépasser une comparaison limitée aux seules configurations d'énergie minimale en prenant explicitement en compte l'échantillonnage statistique des états accessibles à température finie.
Dans une seconde partie, une approche de Monte Carlo cinétique sera mise en œuvre afin de décrire l'évolution temporelle de la surface à partir des processus élémentaires et des données énergétiques disponibles. Cette approche permettra d'étudier la compétition entre les différents mécanismes d'adsorption, de désorption et de transformation de la surface, ainsi que leur dépendance aux conditions extérieures.
Le.a stagiare pourra pour cela s'appuyer sur des codes développés au laboratoire et ayant déjà fait leurs preuves dans des problématiques similaires. Le stage permettra ainsi d'acquérir des compétences à l'interface entre modélisation atomistique, physique statistique, méthodes Monte Carlo et programmation scientifique.
Références :

• G. Jomard, F. Bottin, G. Geneste, Journal of Nuclear Materials 451, 28 (2014).
• G. Wang, E. R. Batista, P. Yang, Applied Sciences 10, 4655 (2020).
• J. Chen, J. Tang, P. Liu, R. Qiu, Surface Science 745, 122482 (2024).

Conformément aux engagements pris par le CEA en faveur de l'intégration des personnes handicapées, cet emploi est ouvert à toutes et à tous. Le CEA propose des aménagements et/ou des possibilités d'organisation pour l’inclusion des travailleurs handicapés.
Participant à la protection nationale, une enquête administrative est réalisée pour tous les collaborateurs du CEA afin d'assurer l'intégrité et la sécurité de la nation.

Ville

Bruyères-le-Châtel

Entité de rattachement

La Direction des Applications Militaires (DAM) du CEA, au cœur des enjeux de la dissuasion nucléaire Française, cherche ses futurs talents. Organisme inclusif, le CEA est handi-accueillant : nos emplois sont ouverts à toutes et tous. Associer les forces et les compétences de chacun pour atteindre nos objectifs est l'une de nos valeurs partagée par nos 4 600 salariés, répartis sur 5 centres. Les 1 800 salariés du centre de Bruyères-le-Châtel, en Ile de France relèvent les défis scientifiques et technologiques au service de notre Sécurité Nationale. Le centre conçoit les charges nucléaires des armes de la dissuasion, garantit leur sécurité et leur fiabilité en s'appuyant sur le programme simulation. Il met son expertise technique au service des activités dans la lutte contre la prolifération nucléaire, le terrorisme et les alertes en cas de séisme ou de tsunami. Il assure l'ingénierie des infrastructures complexes de la DAM, de leur conception à leur démantèlement. Il co-développe avec Atos les supercalculateurs au meilleur niveau mondial, dont sont issus ceux du Très Grand Centre de Calcul du CEA, qu'il exploite pour ses missions Défense et gère au profit de la recherche. Enfin, il exploite les installations nécessaires au maintien en condition opérationnelle et à la conception des chaufferies nucléaires embarquées sur les sous-marin et les porte-avions.
Venez-vous investir et relever des défis avec des moyens technologiques d'exception!