Stage de Fin d'Étude Simulation Numérique. H/F

CEA; Saclay; Sur place; EUR 20 000 - 40 000; Plein temps

Résumé du poste

Un acteur majeur de la recherche situé à Saclay propose un stage de fin d'étude en Simulation Numérique, axé sur la modélisation et la simulation des gels d'altération des verres nucléaires. Le candidat développé émettra des algorithmes nécessaires tout en se familiarisant avec un système ternaire existant. Le stage pourrait déboucher sur une thèse de doctorat, offrant ainsi une opportunité unique d'approfondir ses travaux en simulation.

Qualifications

• Expérience en simulation numérique et modélisation de systèmes complexes.
• Maîtrise des méthodes mathématiques pour la résolution des EDP.
• Capacité à travailler en environnement HPC.

Responsabilités

• Simuler la maturation du gel formé lors de l'altération du verre.
• Valider expérimentalement le système ternaire via une étude de sensibilité.
• Développer des algorithmes pour un nouveau système lié à l'aluminium.

Connaissances

Programmation C++

Méthodes de Boltzmann

Simulation numérique

Formation

Formation en sciences pour l'ingénieur

Description du poste

Stage de fin d'étude Simulation Numérique. H/F

Détail de l'offre

Entité de rattachement

Le CEA est un acteur majeur de la recherche, au service des citoyens, de l'économie et de l'Etat. Il apporte des solutions concrètes à leurs besoins dans quatre domaines principaux : transition énergétique, transition numérique, technologies pour la médecine du futur, défense et sécurité sur un socle de recherche fondamentale. Le CEA s'engage depuis plus de 75 ans au service de la souveraineté scientifique, technologique et industrielle de la France et de l'Europe pour un présent et un avenir mieux maîtrisés et plus sûrs.

Implanté au cœur des territoires équipés de très grandes infrastructures de recherche, le CEA dispose d'un large éventail de partenaires académiques et industriels en France, en Europe et à l'international.

Les 20 000 collaboratrices et collaborateurs du CEA partagent trois valeurs fondamentales :

• La conscience des responsabilités
• La coopération
• La curiosité

Référence

2025-38414

Description de l'unité

Au sein du STMF, le Laboratoire Développement aux Echelles Locales (LDEL) est centré sur le développement de logiciels pour la simulation thermohydraulique aux plus petites échelles (CFD et DNS) et de méthodologies de couplage multi-échelles. Si notre cœur de métier est principalement les applicatifs nucléaires, les approches à une échelle fine permet au laboratoire d'être pertinent et force de propositions sur d'autres domaines complexes comme les nouvelles énergies.

Description du poste

Sciences pour l'ingénieur

Intitulé de l'offre

Stage de fin d'étude Simulation Numérique. H/F

Sujet de stage

Simulation des gels d'altération des verres nucléaires à l'échelle mésoscopique à l'aide d'un système ternaire.

Description de l'offre

Ce travail de stage avec possibilité de poursuivre en thèse de doctorat vise à simuler et prédire le processus de maturation du gel formé lors de l'altération du verre par l'eau. Le cas de la cinétique de dissolution/précipitation des espèces en phase aqueuse et de la maturation du gel nano-poreux sera en particulier considéré.

Pour cela, nous avons développé un « modèle à champ de phase » qui prend en compte la migration des éléments dans la zone altérée dans laquelle se développe une porosité. Ce modèle mathématique est composé d'un ensemble d'Équations aux Dérivées Partielles (EDPs) non-linéaires et couplées. Elles sont basées sur les équations de Allen‑Cahn et du transport (altération et réactivité à l'interface).

La résolution numérique des équations associées est réalisée par méthode de Boltzmann sur réseaux (Lattice Boltzmann Method – LBM) programmée en C++ dans le code de calcul massivement parallèle LBM_saclay. Cet outil s'exécute sur plusieurs architectures HPC, aussi bien muti‑CPUs que multi‑GPUs.

Le système ternaire dont nous disposons aujourd'hui est composé du silicium, du bore et de l'eau (lixiviant) et les coefficients de diffusion associés à ces composants sont considérés constants. Or, l'aluminium présent dans la composition du verre affecte fortement les propriétés du gel composé essentiellement de silicium et l'évolution de la porosité, ce qui impacte la mobilité du bore. L'objectif de la future thèse sera donc d'ajouter l'aluminium à notre système en considérant l'impact local de sa présence sur les propriétés du silicium au sein du système et de développer les algorithmes nécessaires à la bonne résolution du nouveau système fortement couplé.

Le stage proposé sera lui consacré, d'une part, à l'appropriation du sujet par une phase bibliographique sur la « théorie des modèles à champ de phase » et de la modélisation des problèmes de suivi d'interface et, d'autre part, à l'appropriation de l'outil de simulation, notamment par la validation expérimentale du système ternaire (Si/B/H2O) existant via une étude de sensibilité aux paramètres du modèle.