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SL-DRF-26-0699 - Mise en lumière des rôles de signalisation des polyphosphates d'inositol dans la croissance et le dévelo

Fri, 10 Apr 2026 02:15:47 Z

Domaine : Sciences du vivant
Contrat : Thèse
Description du sujet de thèse :
Les polyphosphates d'inositol (InsP), en particulier leurs dérivés pyrophosphates (PP-InsP), ont récemment été identifiés comme des molécules de signalisation présentes chez tous les eucaryotes. Des recherches approfondies ont été menées sur la voie des PP-InsP, révélant son implication dans l'organogenèse et diverses maladies telles que les métastases cancéreuses, l'obésité et le diabète. Les PP-InsP cellulaires existent en faibles concentrations, sous forme d'isoformes complexes, et leur renouvellement est rapide, ce qui rend leur suivi et leur analyse particulièrement difficiles. Cela limite l'étude des PP-InsP, notamment en ce qui concerne la définition de leurs rôles spécifiques ou de leur distribution supposée variable entre les cellules et les tissus. Pour résoudre ce problème, ce projet vise à créer des rapporteurs cellulaires permettant de surveiller les PP-InsP en temps réel. Étant donné que la voie du PP-InsP est conservée, le développement de capteurs de PP-InsP chez les plantes aura un impact plus large sur l'étude des caractéristiques fondamentales de la signalisation du PP-InsP chez les animaux. Par exemple, le transfert des rapporteurs de PP-InsP vers des lignées cellulaires cancéreuses pourrait permettre, à l'avenir, de mieux comprendre les métastases cancéreuses régulées par le PP-InsP.

Mise en lumière des rôles de signalisation des polyphosphates d'inositol dans la croissance et le développement des plantes

SL-DRF-26-0611 - Modélisation gyrocinétique de l'interaction non linéaire entre les instabilités induites par les particu

Fri, 10 Apr 2026 02:15:47 Z

Domaine : Physique corpusculaire et cosmos
Contrat : Thèse
Description du sujet de thèse :
Les plasmas de tokamak sont des systèmes fortement non linéaires et hors équilibre thermodynamique, dans lesquels coexistent des instabilités de tailles très différentes, allant des grandes oscillations macroscopiques à la microturbulence. La présence d’ions énergétiques produits par les réactions de fusion ou par le chauffage auxiliaire renforce ces instabilités via des résonances ondes-particules. La microturbulence est responsable du transport de chaleur et de particules du plasma thermique, tandis que les instabilités induites par les particules énergétiques peuvent produire leur transport radial et, donc, leurs pertes. Ces deux phénomènes dégradent les performances des plasmas de tokamaks actuels et potentiellement aussi celles des plasmas en combustion comme dans ITER. Des résultats récents montrent cependant que ces instabilités, longtemps étudiées séparément, peuvent interagir non-linéairement et conduire in fine à une amélioration inattendue du confinement du plasma. L’objectif du projet est d’étudier ces interactions multi-échelles à l’aide du code gyrocinétique GTC, capable de simuler simultanément turbulence et instabilités de particules énergétiques. Ce travail vise à mieux comprendre les mécanismes non linéaires gouvernant le confinement et à identifier des régimes optimaux pour les futurs plasmas de fusion.

Modélisation gyrocinétique de l'interaction non linéaire entre les instabilités induites par les particules énergétiques et la microturbulence dans les plasmas de tokamak

SL-DRF-26-0659 - Résilience des plasmas de fusion en environnement métallique, de WEST à ITER

Fri, 10 Apr 2026 02:15:47 Z

Domaine : Physique corpusculaire et cosmos
Contrat : Thèse
Description du sujet de thèse :
La fusion nucléaire par confinement magnétique constitue une option attractive pour contribuer au mix énergétique futur, et le projet ITER concrétisera dans la décennie à venir une nouvelle étape dans le développement scientifique et technologique de cette filière en produisant plus d’énergie de fusion que d’énergie déposée dans le plasma pour le maintenir en régime de combustion. Mais dans une centrale à fusion, le mur de la chambre de combustion sera soumis à de fortes contraintes thermiques, neutroniques, et devra en outre limiter le piégeage des isotopes de l’hydrogène utilisés pour la réaction nucléaire. Le matériau considéré comme le meilleur compromis est le tungstène, un métal dont la température de fusion élevée et l’absence d’affinité chimique avec l’hydrogène sont les principaux atouts. Son numéro atomique élevé le rend cependant fortement rayonnant dans le plasma où se produisent les réactions, au détriment du confinement de l’énergie et des performances. Il est donc crucial de bien comprendre, à la fois sur les machines actuelles et par la simulation sur ITER, quels impacts ont les inévitables poussières de tungstène (observées sur le tokamak WEST) sur le transport turbulent, la stabilité magnéto-hydro-dynamique, et au final sur la réalisation d’un scénario viable pour la fusion nucléaire. Ces aspects formeront les jalons du projet de thèse, combinant l’analyse expérimentale sur WEST au CEA et sa validation par des simulations intégrant tous les aspects pertinents, et la projection à la situation sur ITER. Ce travail se fera en collaboration avec ITER, l’UKAEA (Royaume-Uni) pour le code de simulation, le CNR-Milan pour le code de trajectoire des poussières de tungstène, et les équipes du CEA à l’IRFM.

Résilience des plasmas de fusion en environnement métallique, de WEST à ITER

SL-DRF-26-0456 - Étude du transport des impuretés dans des plasmas à triangularité négative et positive

Fri, 10 Apr 2026 02:15:46 Z

Domaine : Physique corpusculaire et cosmos
Contrat : Thèse
Description du sujet de thèse :
La fusion nucléaire dans un tokamak est une source d'énergie prometteuse. Cependant, une question se pose : quelle configuration plasma est la plus susceptible de produire de l'énergie nette ? Pour contribuer à y répondre, au cours de cette thèse, nous étudierons l’impact de la géométrie magnétique (comparaison entre triangularité positive et négative) sur le transport collisionnel et turbulent du tungstène (W). Les performances d’un tokamak dépendent fortement du confinement de l’énergie qu’il peut réaliser. Le confinement se dégrade fortement en fonction du transport turbulent et du rayonnement, ce dernier étant principalement émis par le W. Sur ITER, la quantité tolérée de W au cœur du plasma est d’à peine 0,3 microgrammes environ. Des expériences ont montré que la géométrie plasma à triangularité négative (NT) est bénéfique pour le confinement car elle réduit significativement le transport turbulent. Cette géométrie permet d'atteindre un confinement équivalent à celui obtenu avec la configuration ITER (mode-H en triangularité positive), sans les limitations d’une puissance seuil minimale et sans les relaxations du bord du plasma qui lui sont caractéristiques. Cependant, des questions subsistent : quel niveau de transport du W est rencontré en NT comparé à la géométrie positive ? Quel niveau de rayonnement peut-on espérer dans des futurs réacteurs en NT ? Pour contribuer à répondre à ces questions, au cours de cette thèse, nous évaluerons le rôle de la triangularité sur le transport des impuretés dans différents scénarios dans WEST. La première phase du travail est expérimentale. Ensuite, la modélisation du transport d’impuretés sera réalisée en utilisant des modèles collisionnels et turbulents. Une collaboration est prévue avec des experts internationaux en plasma dans des configurations NT, avec UCSD (États-Unis) et EPFL (Suisse).

Étude du transport des impuretés dans des plasmas à triangularité négative et positive

SL-DRF-26-0457 - Impact de la magnétohydrodynamique sur l’accès et la dynamique des régimes d’opération avec point X rayo

Fri, 10 Apr 2026 02:15:46 Z

Domaine : Physique corpusculaire et cosmos
Contrat : Thèse
Description du sujet de thèse :
L'opération d'ITER et de futures centrales à fusion devra en particulier garantir la pérennité des composants face au plasma (CFP) équipant le divertor, cet élément périphérique dédié à l'extraction de la chaleur et des particules. Dans ce cadre, deux facteurs clés sont à prendre en compte : les flux de chaleur devront rester en dessous des limites technologiques à la fois en stationnaire et lors d'évènements transitoires violents. Un régime d'opération récemment développé satisfait ces deux contraintes : le point X rayonnant (XPR). Les expériences sur plusieurs tokamaks, notamment sur WEST qui détient le record de durée plasma dans ce régime (> 40 secondes), ont montré qu'il conduisait à une réduction drastique des flux de chaleur sur les CFP en transférant l'essentiel de l'énergie du plasma aux photons et aux particules neutres, et par ailleurs mitigeait – voire supprimait – des instabilités magnétohydrodynamiques (MHD) de bord particulièrement délétères, les ELMs (edge localised modes). Les mécanismes gouvernant ces mitigation et suppression restent très mal compris. En outre, le XPR peut s'avérer lui-même instable et conduire à une disruption, la perte brutale du confinement du plasma suite au déclenchement d'instabilités MHD globales. L'objectif de cette thèse est double : (i) comprendre la physique à l'œuvre dans l'interaction XPR-ELMs, et (ii) optimiser l'accès et la stabilité du régime XPR. Pour ce faire, l'étudiant.e utilisera le code à 3-dimensions de MHD non-linéaire JOREK, la référence Européenne dans le domaine. Il s'agira notamment de préciser les limites du domaine opérationnel stable du XPR avec des ELMs faibles ou absents, et d'identifier les actuateurs principaux (quantité et espèces d’impuretés injectées, géométrie du plasma). Une participation aux campagnes expérimentales du tokamak WEST opéré au CEA de Cadarache – et de MAST-U opéré par l'UKAEA – est également envisagée pour confronter les résultats et prédictions des simulations aux mesures expérimentales.

Impact de la magnétohydrodynamique sur l’accès et la dynamique des régimes d’opération avec point X rayonnant (XPR)

SL-DES-26-0191 - Etude du comportement en début de vie du combustible MOX à isotopie dégradée.

Fri, 10 Apr 2026 02:15:46 Z

Domaine : Physique de l'état condensé, chimie et nanosciences
Contrat : Thèse
Description du sujet de thèse :
La France a fait le choix d'un cycle du combustible nucléaire dit « fermé ». Il consiste à traiter le combustible usé pour récupérer ses matières valorisables (uranium et plutonium), tandis que ses autres composés (produits de fission et actinides mineurs) constituent les déchets ultimes. Le combustible UO2 irradié en Réacteurs à Eau Pressurisée (REP) est ainsi aujourd’hui retraité pour produire du plutonium (PuO2), réutilisé ensuite sous forme de combustible MOX (Mixed Oxide) lui-même irradié en REP : on parle de monorecyclage du plutonium. La solution de multi-recyclage des matières via l’utilisation de combustibles contenant du Pu issu du traitement d’assemblages MOX usés, est une perspective actuellement étudiée au CEA. Ce plutonium multi-recyclé contient une plus forte proportion d’isotopes à forte activité alpha (Pu238,Pu240,Pu 241/Am241), entraînant une auto-irradiation alpha plus sévère que dans les MOX actuels [1]. Ceci exacerbe certains phénomènes physiques [2-5] (gonflement du combustible lié à la précipitation de l’hélium et à la création de défauts cristallins, baisse de la conductivité thermique)[6-8], pouvant altérer son comportement en réacteur. La thèse proposée vise à étudier l’impact de ces phénomènes sur le comportement en début d’irradiation de combustibles MOX, via une approche expérimentale couplée à la modélisation. Des traitements thermiques seront utilisés pour analyser les mécanismes de guérison des défauts cristallins et le comportement de l’hélium. Diverses techniques expérimentales permettant de caractériser la structure et microstructure (diffraction X, MEB, spectroscopie Raman, microsonde), les densités de défauts (MET), le relâchement d’hélium (KEMS), la reproduction du gradient thermique (laser CLASH) et la mesure de conductivité thermique (laser LAF) seront utilisées. Les résultats alimenteront des simulations pour modéliser la microstructure et les propriétés thermiques. Cette étude transverse et pluridisciplinaire permettra de mieux appréhender les phénomènes mis en jeu lors de la première montée en puissance pour des combustibles endommagés par l’auto-irradiation alpha, avec un accent tout particulier sur l’impact de l’He produit par décroissance. Vous serez basé au Laboratoire d'Etude de Conception et d'Irradiation Multi filière au sein de l'Institut de REcherche sur les Systèmes Nucléaires pour la production d'Energie bas carbone du CEA/Cadarache dont vous dépendrez. Vous collaborerez également avec le Laboratoire d'analyses chimiques et caractérisation des MATériaux (LMAT)du CEA/Maroule ainsi que le centre de recherche européen (JRC) de Karlsruhe pour la partie expérimentale. Vous pourrez valoriser vos résultats au travers de publications scientifiques et participations à des congrès. Vous aurez l’occasion d’apprendre ou de vous perfectionner dans plusieurs techniques réutilisables dans d’autres contextes, applicables à de nombreux domaines de la science des matériaux et de l’ingénieur. [1]O. Kahraman, thésis, 2023.[2]M. Kato et al., J Nucl Mater, 393 (2009) 134–140.[3]L. Cognini et al., Nuclear Engineering and Design 340 (2018) 240–244.[4] T. Wiss et al., Journal of Materials Research 30 (2015) 1544–1554.[5]D. Staicu et al., J Nucl Mater 397 (2010) 8–18.[6] T. Wiss et al.,Front. Nucl. Eng. 4 (2025) 1495360.[7]E.P. Wigner, J. Appl. Phys. 17 (1946) 857–863.[8]D. Staicu et al., Nuclear Materials and Energy 3–4 (2015) 6–11.

Etude du comportement en début de vie du combustible MOX à isotopie dégradée.

SL-DES-26-0188 - Simulation parallèle et raffinement adaptatif de maillage pour des problèmes de mécanique 3D

Fri, 10 Apr 2026 02:15:46 Z

Domaine : Sciences pour l'ingénieur
Contrat : Thèse
Description du sujet de thèse :
Le challenge de cette thèse est de mettre en place des méthodes numériques de raffinement adaptatif de maillage pour la mécanique 3D non linéaire adaptées aux calculateurs parallèles. parallèles Ce sujet est proposé dans le cadre du programme et équipements prioritaires de recherche (PEPR) NumPEx (Numérique Pour l’Exascale). Il est intégré dans le Projet Ciblé Exa-MA (Méthodes et Algorithmes pour l’Exascale). La thèse se déroulera au CEA Cadarache au sein de l'Institut de REcherche sur les Systèmes Nucléaires pour la production d'Energie bas carbone (IRESNE), dans l’équipe de développement de la plateforme logicielle PLEIADES, spécialiste de la simulation du comportement du combustible et des méthodes numériques multi-échelles. Lors d’une simulation par éléments finis, l’adaptation automatique de maillage (ou AMR en anglais, pour Adaptive Mesh Refinement) est devenue un outil incontournable pour réaliser des calculs précis avec un nombre d’inconnues contrôlé. Les phénomènes à prendre en compte, en particulier en mécanique des solides, sont souvent complexes et non-linéaires : contact entre solides déformables, comportement viscoplastique, fissuration… Par ailleurs, ces phénomènes requièrent des modélisations intrinsèquement 3D. Ainsi le nombre d’inconnues à prendre en compte nécessite l’utilisation de solveurs . Un des défis actuels est donc de combiner méthodes de raffinement adaptatif de maillage et mécanique non linéaire des solides pour une utilisation sur calculateurs parallèles. Le premier axe de recherche de cette thèse concerne la mise au point d’une méthode de raffinement de maillage (de type block-structured ) pour la mécanique non-linéaire, avec adaptation dynamique de maillage. On s’intéressera ainsi aux opérateurs de projections pour obtenir une solution AMR dynamique précise lors de l’évolution des zones raffinées. L’autre axe sera dédié au traitement efficace du contact entre solides déformables dans un environnement parallèle. Il s’agira d’étendre des travaux précédents limités à des maillages de contact concordants au cas de géométries de contact quelconques (algorithme de type nœud-à-surface). L’environnement de développement privilégié sera l’outil MFEM. La gestion des éléments finis et la réévaluation dynamique du maillage adaptatif nécessite d’évaluer (et probablement améliorer) l’efficacité des structures de données impliquées. De grands calculs 3D seront réalisés sur des supercalculateurs nationaux en utilisant des milliers de cœurs de calcul. Cela permettra de s’assurer du passage à l’échelle des solutions mises en place.

Simulation parallèle et raffinement adaptatif de maillage pour des problèmes de mécanique 3D

SL-DES-26-0176 - Développement d'un estimateur hybride CPU-GPU pour le transport neutronique : vers une simulation Monte

Fri, 10 Apr 2026 02:15:46 Z

Domaine : Physique corpusculaire et cosmos
Contrat : Thèse
Description du sujet de thèse :
Des jumeaux numériques intégrant des modèles de simulation Monte Carlo sont en développement pour la conception, l’exploitation et le démantèlement d’installations nucléaires. Ces jumeaux sont capables de prédire des grandeurs physiques telles que les flux de particules, les échauffements gamma/neutrons ou les débits d’équivalent de dose. Cependant, la méthode Monte Carlo présente un inconvénient majeur : un temps de calcul élevé pour obtenir une variance acceptable. Pour améliorer l’efficacité des simulations, l’estimateur eTLE a été développé et intégré au code Monte Carlo TRIPOLI-4®. Comparé à l’estimateur classique TLE (Track Length Estimator), l’eTLE offre une variance théorique plus faible, notamment dans les milieux fortement absorbants, en apportant des contributions au détecteur sans que la particule ne l’atteigne. Cependant, son coût computationnel reste encore élevé, surtout lorsqu’on souhaite évaluer plusieurs détecteurs. Dans deux thèses récentes, deux variantes ont été développées pour surmonter cette limite. Le Forced Detection eTLE- (Guadagni, EPJ Plus 2021) utilise un échantillonnage préférentiel qui oriente les pseudo-particules vers le détecteur à chaque collision. Il est particulièrement efficace pour les petits détecteurs et les configurations avec blindages modérés, notamment pour les neutrons rapides. Le Split Exponential TLE (Hutinet & Antonsanti, EPJ Web 2024) repose sur une approche GPU asynchrone, externalisant le transport en ligne droite des particules sur processeur graphique. Grâce à un échantillonnage multiple, il maximise l’usage du GPU et permet une exploration plus efficace de l’espace des phases. La thèse proposée vise à combiner ces deux approches dans un estimateur hybride nommé seTLE-DF. Ce nouvel estimateur pourra être utilisé soit directement, soit pour générer des cartes d’importance sans recourir à des calculs auxiliaires avec des codes déterministes. Sa mise en œuvre nécessitera des développements spécifiques sur GPU, notamment pour optimiser la bibliothèque géométrique et la gestion mémoire dans des géométries complexes. Ce sujet s’inscrit dans le cadre de l’informatique verte, visant à réduire l’empreinte carbone du calcul haute-performance. Il repose sur une approche hybride CPU-GPU, évitant le portage complet du code Monte Carlo sur GPU. Des solutions telles que l’utilisation du format demi-précision seront envisagées et une évaluation de l’impact énergétique avant et après implémentation sera réalisée. Le futur docteur sera accueilli au sein de l'Institut IRESNE (CEA Cadarache). Il pourra acquérir des compétences solides en simulation neutronique, facilitant son intégration dans les grands organismes de recherche ou les entreprises du secteur nucléaire.

Développement d'un estimateur hybride CPU-GPU pour le transport neutronique : vers une simulation Monte Carlo plus efficace

SL-DES-26-0175 - Modélisation d’une phase dispersée hors équilibre et de sa fragmentation

Fri, 10 Apr 2026 02:15:46 Z

Domaine : Sciences pour l'ingénieur
Contrat : Thèse
Description du sujet de thèse :
Dans le cadre de l’utilisation durable de l’énergie nucléaire pour produire une électricité décarbonée, les réacteurs de 4e génération dits « à neutrons rapides » sont nécessaires pour fermer le cycle du combustible. Cette thèse s’inscrit dans le cadre des études de sûreté associées à de tels réacteurs à caloporteur sodium et plus particulièrement la situation hypothétique d'un coeur fondu qui se relocalise par gravité vers le récupérateur en fond de cuve. Un jet de corium (mélange de combustible et éléments structurels du coeur fondus) interagit alors violemment avec le fluide caloporteur, induisant entre autres la fragmentation du jet de corium en gouttes couplée à l’ébullition en film du réfrigérant. Les caractéristiques de la phase dispersée de corium résultante et de sa fragmentation sont déterminantes pour étudier le risque d’emballement et d’explosion vapeur. L’objectif de la thèse est ainsi de modéliser une phase dispersée et sa fragmentation dans un fluide environnant, avec une approche à la fois performante et capable de rendre compte des variétés d’échelle et des déséquilibres thermiques entre les gouttes et la phase porteuse. La méthode envisagée pour satisfaire ces objectifs est la méthode des moments qui découle d’un modèle cinétique. Elle demande une fermeture adéquate et des schémas numériques satisfaisant des contraintes non standards, en offrant en retour un compromis coût/précision primordial dans le contexte étudié. Les avancées seront a priori implémentées dans le logiciel CFD SCONE construit sur la plateforme open-source TRUST du CEA. Le lieu de travail principal sera basé au LMAG (Laboratoire de Modélisation des Accidents Graves) au sein de l’institut IRESNE du CEA Cadarache. Une partie des travaux sera aussi réalisée au Laboratoire EM2C (Energétique Moléculaire et Macroscopique, Combustion) – CNRS/CentraleSupélec à Paris. Le futur docteur travaillera dans un environnement scientifique dynamique et pourra acquérir des compétences par la suite prétendre à des postes académiques et de R&D industriels. Mots-clés : Phase Dispersée, Fragmentation, Cinétique, Méthode des Moments, Multiphasique, Méthodes Numériques, Accidents Graves.

Modélisation d’une phase dispersée hors équilibre et de sa fragmentation

SL-DES-26-0171 - Concevoir des outils d’intelligence artificielle pour traquer le relâchement des produits de fission hor

Fri, 10 Apr 2026 02:15:46 Z

Domaine : Défis technologiques
Contrat : Thèse
Description du sujet de thèse :
Le Laboratoire d'Analyse de la MIgration des Radioéléments (LAMIR) au sein de l'Institut de REcherche sur les Systèmes Nucléaires (IRESNE) du CEA Cadarache a développé un ensemble de méthodes de mesure pour caractériser le relâchement des produits de fission hors du combustible nucléaire lors d'un transitoire thermique, dont en particulier un dispositif d'imagerie in situ operando. L'ensemble des données obtenues nécessite l'utilisation d'outils numériques de traitement prenant en compte les spécificités de l'instrumentation en milieu nucléaire et les informations recherchées sur les mécanismes physiques. L'objectif de la thèse sera de développer une approche optimisée du traitement de ces données en s'appuyant sur l'état de l'art des méthodes d'Intelligence Artificielle (IA). Dans un premier temps, le travail se focalisera sur le traitement des images acquises pendant la séquence thermique pour détecter les mouvements de matière. On cherchera un dispositif de traitement optimal au sens d’un critère numérique choisi rigoureusement. Dans un second temps, cette approche sera généralisée à l'ensemble des mesures expérimentales obtenues lors d'une séquence thermique. Idéalement, on vise à obtenir un outil qui puisse aider au diagnostic en temps réel d'une expérience. La thèse sera menée dans un cadre collaboratif entre le LAMIR qui possède une expérience reconnue pour ce qui est de l'analyse du comportement du combustible nucléaire et l'imagerie des phénomènes liés à ces analyses et l’Institut Fresnel de Marseille qui a développé une solide expérience en matière d'analyses d'images et d'IA. Ce cadre multidisciplinaire permettra au doctorant d’évoluer dans un environnement scientifique stimulant et lui permettra de valoriser ses travaux de recherche, en France comme à l’étranger lors de conférences et de publications dans des revues à comités de lecture.

Concevoir des outils d’intelligence artificielle pour traquer le relâchement des produits de fission hors du combustible nucléaire.

SL-DES-26-0164 - Elaboration d’un combustible d’oxyde d’uranium dopé au manganèse : mécanismes de frittage et évolutions

Fri, 10 Apr 2026 02:15:46 Z

Domaine : Sciences pour l'ingénieur
Contrat : Thèse
Description du sujet de thèse :
Ces travaux de thèse s’intègrent dans le cadre du développement de combustibles nucléaires aux propriétés améliorées par l’ajout d’un dopant, pour les réacteurs des centrales nucléaires à eau pressurisée. Dans les réacteurs nucléaires, le combustible est constitué de pastilles de dioxyde d'uranium (UO2) empilées dans des gaines en alliage de zirconium. Ces pastilles, en contact avec la gaine, doivent résister à des conditions extrêmes de température et de pression. L’une des problématiques est de limiter les interactions chimiques pouvant avoir lieu lors de migration de produits de fission du centre vers la périphérie de la pastille avec la gaine. Un exemple représentatif de ce type de phénomène est la corrosion sous contrainte assistée par l’iode, qui peut apparaître lors de transitoires accidentels. Une stratégie consiste à doper la céramique UO2 par un oxyde métallique afin de piloter la microstructure du matériau mais aussi de modifier son comportement thermochimique afin de limiter aussi bien la mobilité que le caractère corrosif des gaz de fission. Parmi les différents dopants possibles, l’oxyde de manganèse (MnO) constitue une option prometteuse et une alternative potentielle à l’oxyde de chrome (Cr2O3) qui est à ce jour la solution mature industriellement. Cette thèse s’intéressera à la compréhension du rôle du manganèse sur le frittage de l’UO2, et plus particulièrement la microstructure ainsi que les propriétés finales du combustible. Elle se déroulera au centre CEA de Cadarache, au sein de l’Institut de recherche sur les systèmes nucléaires pour la production d'énergie bas carbone (IRESNE). Au cours de ces trois années, vous serez accueilli(e) au sein du Laboratoire dédié à l’étude des Combustibles à base d’Uranium (LCU) du Département d’étude des combustibles (DEC), en étroit lien avec le Laboratoire de Modélisation du Comportement des Combustibles (LM2C). Ces travaux de recherche alliant expérimentation et modélisation pourront ainsi se structurer autour de trois grandes problématiques : • l’étude de l’influence des conditions de fabrication sur la microstructure de l’UO2 dopé Mn, • l’étude de l’impact du dopage sur la création de défauts dans l’UO2 et les propriétés associées, • La contribution à la modélisation thermodynamique du système U-Mn-O sur la base d’essais expérimentaux. Vous acquerrez durant cette thèse une expérience solide dans la fabrication et la caractérisation avancée de matériaux innovants, en particulier dans le domaine des céramiques pour l’industrie nucléaire. La valorisation de vos travaux pourra s’effectuer au travers de publications, de brevets, de participations à des congrès nationaux et internationaux. Vous développerez de nombreuses compétences techniques directement valorisables dans des domaines variés de l’industrie ou de la recherche (énergie, micro-électronique, industries chimique et pharmaceutique).

Elaboration d’un combustible d’oxyde d’uranium dopé au manganèse : mécanismes de frittage et évolutions microstructurales

SL-DES-26-0157 - Poudres d’UO2: Caractérisation morphologique des agrégats et étude de leurs interactions par une approch

Fri, 10 Apr 2026 02:15:46 Z

Domaine : Sciences pour l'ingénieur
Contrat : Thèse
Description du sujet de thèse :
Cette thèse s’inscrit dans le cadre de l’optimisation des procédés de fabrication des combustibles nucléaires, qui reposent sur la métallurgie des poudres d’oxyde d’uranium (UO2) et de plutonium (PuO2). Ces poudres présentent une microstructure hiérarchisée, composée de cristallites formant des agrégats rigides, eux-mêmes agglomérés en structures de plus grande taille. La morphologie et les interactions entre agrégats jouent un rôle déterminant dans le comportement macroscopique des poudres — notamment leur coulabilité, leur compressibilité et leur capacité d’agglomération — et conditionnent la qualité des pastilles obtenues après pressage et frittage. Cependant, la caractérisation expérimentale de ces agrégats reste complexe et ne permet pas encore d’établir un lien prédictif entre les procédés de synthèse et les propriétés morphologiques. L’objectif de cette thèse est de combiner des approches expérimentales et numériques pour caractériser finement les agrégats d’une poudre de référence. D’un point de vue expérimental, des techniques telles que la microscopie électronique à balayage (MEB), la mesure de surface spécifique (BET) et la granulométrie laser seront utilisées pour déterminer la taille, la rugosité et la distribution en taille des particules. En parallèle, des simulations numériques de type Discrete Element Method (DEM) seront utilisées afin de construire un jumeau granulaire fidèle aux propriétés mesurées. Ce jumeau permettra de remonter à la structure interne des agrégats, d’évaluer les forces d’adhésion interparticulaires et d’analyser les phénomènes d’agglomération et de densification en conditions contrôlées. La thèse se déroulera au CEA Cadarache au sein de l'Institut de REcherche sur les Systèmes Nucléaires pour la production d'Energie bas carbone (IRESNE). L’étudiant sera affecté au Laboratoire de Développement des OCS combustibles PLEIADES (LDOP) qui est spécialiste de la simulation du comportement du combustible (de la fabrication à son comportement sous irradiation) et des méthodes numériques multiéchelles. Elle sera réalisée en collaboration avec le CNRS/LMGC de Montpellier, reconnu internationalement pour ses travaux sur les milieux granulaires, et le Laboratoire des Combustibles Uranium (LCU- CEA Cadarache), qui a une forte expérience sur la caractérisation expérimentale des poudres d’Uranium. Le doctorant devra montrer principalement des compétences en simulation numérique et dans l’analyse physique des résultats. Il valorisera ses résultats au travers des publications et participations à des congrès et aura l’occasion d’apprendre ou de se perfectionner dans plusieurs techniques (expérimentales et numériques) réutilisables dans d’autres contextes. En particulier, les problématiques liées à la physique des milieux granulaires, qui constituent le cœur de cette thèse, présentent un intérêt industriel marqué et sont communes à de nombreux autres secteurs manipulant des poudres, tels que la pharmacie, l’agroalimentaire ou la métallurgie des poudres. [Hebrard2004] S.Hebrard, Etude des mécanismes d’évolution morphologique de la structure des poudres d’UO2 en voie sèche, thèse de doctorat, CEA-LSG2M-COGEMA), 2004. [Pizette2010] P. Pizette, C.L. Martin a, G. Delette, P. Sornay, F. Sans, Compaction of aggregated ceramic powders: From contact laws to fracture and yield surfaces, Powder Technology, 198, 240-250, 2010. [Tran2025] T.-D. Tran , S. Nezamabadi , J.-P. Bayle, L. Amarsid, F. Radjai , Effect of interlocking on the compressive strength of agglomerates composed of cohesive nonconvex particles, Advanced Powder Technology 36, 2025.

Poudres d’UO2: Caractérisation morphologique des agrégats et étude de leurs interactions par une approche combinée expérimentale / numérique

SL-DES-26-0162 - Simulations atomistiques des propriétés thermophysiques du combustible nucléaire métallique UMo

Fri, 10 Apr 2026 02:15:46 Z

Domaine : Physique de l'état condensé, chimie et nanosciences
Contrat : Thèse
Description du sujet de thèse :
Les alliages d’uranium-molybdène UMo présentent d’excellentes propriétés thermiques et une densité en uranium supérieure à celle de combustibles céramiques tel que l’UO2. C’est notamment pour ces propriétés que l’UMo monolithique est considéré comme un combustible candidat pour les réacteurs de recherche. Il est donc crucial pour le CEA de développer de nouveaux modèles de calcul permettant d’analyser l’évolution des propriétés physico-chimiques de l’UMo en conditions d’irradiation. Au cours de cette thèse, vous appliquerez des méthodes de calcul à l’échelle des atomes afin d’étudier les propriétés thermophysiques et thermomécaniques, ainsi que la stabilité d’amas de Xe, au sein de monocristaux d’UMo. La première étape de vos travaux consistera à poursuivre le développement de modèles de calcul à l’échelle atomique pour l’UMo entrepris au sein du laboratoire d’accueil. Ces modèles font appel à des méthodes de « machine-learning » pour le développement de potentiels interatomiques, et devront être validés par comparaison aux données expérimentales existantes pour ce matériau. Ils seront ensuite utilisés pour évaluer l’évolution en température et en fonction de l’accumulation de défauts (ponctuels et étendus) de plusieurs propriétés thermophysiques cruciales à la modélisation combustible, telles que les propriétés élastiques, la densité et l’expansion thermique, pour des propriétés thermiques telles que la chaleur spécifique et la conductivité thermique. En collaboration avec d’autres chercheurs du département, vous mettrez en forme ces résultats afin de les intégrer dans les Outils de Calcul Scientifique utilisés pour simuler le comportement des combustibles nucléaires. Dans un second temps, vous serez en charge d’étendre la validité de vos modèles à la prise en compte de la formation de gaz de fission de type xénon en sein de monocristaux d’UMo. Vous pourrez ainsi simuler la stabilité d’amas de xénon au sein de cristaux d’UMo. Ces calculs, effectués à l’aide de méthodes de dynamique moléculaire classique, seront systématiquement comparés à des observations expérimentales obtenues par microscopie électronique à transmission. Les résultats obtenus lors des différentes étapes de ce projet seront particulièrement innovants, et feront l’objet de publications scientifiques, ainsi que de présentations dans des conférences scientifiques internationales. L’ensemble de ces travaux vous permettrons de compléter votre formation en acquérant des compétences applicables à de nombreux domaines de la science des matériaux: calculs ab initio, ajustement de potentiels interatomiques par techniques de « machine learning », dynamique moléculaire classique, utilisation des super-calculateurs du CEA, ainsi que de nombreux éléments de physique statistique et de physique de la matière condensée, méthodes dont les membres de l’équipe encadrante sont des spécialistes. Vous serez accueilli au sein du Laboratoire de Modélisation du Comportement des Combustibles (Institut de Recherche sur les Systèmes Nucléaires pour la production d’Energie bas carbone, IRESNE, CEA Cadarache), une équipe de recherche dynamique où vous pourrez échanger régulièrement avec les autres doctorants et chercheurs du laboratoire. Cet environnement offre de plus de nombreuses opportunités de collaborations nationales et internationales, notamment avec : • les développeurs et utilisateurs du code de performance combustible MAIA (dédié à l’étude des combustibles pour réacteurs de recherche), • des chercheurs expérimentateurs du département d’étude des combustibles nucléaires, • des équipes d’autres centres du CEA (Saclay, CEA/DAM), • ainsi que des partenaires internationaux. Ce contexte riche et pluridisciplinaire vous permettra de vous intégrer pleinement à la communauté scientifique dédiée aux matériaux pour les sciences du nucléaire. [1] Dubois, E. T., Tranchida, J., Bouchet, J., & Maillet, J. B. (2024). Atomistic simulations of nuclear fuel UO2 with machine learning interatomic potentials. Physical Review Materials, 8(2), 025402. [2] Chaney, D., Castellano, A., Bosak, A., Bouchet, J., Bottin, F., Dorado, B., ... & Lander, G. H. (2021). Tuneable correlated disorder in alloys. Physical Review Materials, 5(3), 035004.

Simulations atomistiques des propriétés thermophysiques du combustible nucléaire métallique UMo

SL-DES-26-0140 - Modélisation Micromécanique du Comportement de Polycristaux aux Interfaces Imparfaites : Application au

Fri, 10 Apr 2026 02:15:46 Z

Domaine : Sciences pour l'ingénieur
Contrat : Thèse
Description du sujet de thèse :
Cette thèse a pour objectif d’analyser les propriétés thermomécaniques du combustible UO2, utilisé dans les réacteurs à eau pressurisée (REP), en considérant la présence de défauts microscopiques. Celle-ci se concentre plus particulièrement sur les phénomènes de décohésion intergranulaire, observés à différents stades d’évolution du combustible, notamment en amont de l’initiation et de la propagation de fissures. Cette étude vise à clarifier l’impact de la décohésion sur les propriétés locales et effectives de l’UO2 au cours de son irradiation. Pour cela, la décohésion intergranulaire est modélisée, à l’échelle locale, à l’aide de modèles d’interfaces imparfaites, assurant la continuité de la traction tout en autorisant un saut de déplacement à l'interface entre les différents grains. Ce choix permettra le développement de modèles d'homogénéisation avec des développements théoriques et numériques innovants, à même de retranscrire le comportement du combustible à très haute température, en conditions incidentelles et accidentelles. Ces travaux seront réalisés au CEA Cadarache au sein de l'Institut de REcherche sur les Systèmes Nucléaires pour la production d'Energie bas carbone (IRESNE) en étroite collaboration avec des équipes de recherche nationales et internationales. Les outils développés contribueront à améliorer la compréhension des propriétés du combustible et à renforcer la précision et la fiabilité des modèles existants, notamment ceux intégrés dans la plateforme de simulation PLEIADES du CEA, développée en collaboration avec les industriels français du nucléaire.

Modélisation Micromécanique du Comportement de Polycristaux aux Interfaces Imparfaites : Application au Combustible UO2 Irradié

SL-DES-26-0105 - Fissuration sous gradient thermique du combustible lors d’une chauffe laser: corrélation d’images, simul

Fri, 10 Apr 2026 02:15:46 Z

Domaine : Sciences pour l'ingénieur
Contrat : Thèse
Description du sujet de thèse :
Le sujet de cette thèse propose de simuler la fissuration du combustible nucléaire, constitué d'une céramique fragile, le dioxyde d'uranium, au cours d’essais de chauffe laser et de comparer par corrélation d'images résultats numériques et expérimentaux. Cette comparaison permettra d'optimiser le dispositif expérimental pour améliorer la qualité des résultats expérimentaux et aller vers une validation quantitative des modèles d'endommagement à gradient utilisés dans les simulations. Le point de départ de ces travaux est une campagne de fragmentation de pastilles de dioxyde d’uranium par chauffe laser qui a été menée dans le cadre du doctorat d’Hugo Fuentes[1] réalisée dans l'un des laboratoires expérimentaux du l'Institut de REcherche sur les Systèmes Nucléaires pour la production d'Energie bas carbone (IRESNE) du CEA Cadarache (DEC/SA3E/LAMIR). Cette chauffe permet de reproduire des gradients de température représentatifs des conditions en réacteurs. Pour chaque essai, des films montrant l’évolution des fissures et l’évolution des températures en surface de pastille sont disponibles. Ces films seront analysés par corrélation d'images [3] grâce à un logiciel interne pour déterminer des conditions aux limites optimales des simulations numériques et extraire les données utiles à la validation des modèles. Les essais seront ensuite modélisés par des modèles d'endommagement à gradient développés dans les thèses de David Siedel et Pedro Nava Soto [2]. En fonction des résultats obtenus, le doctorant pourra optimiser le dispositif et/out l'adapter pour traiter d'autres situations de fonctionnement et mener une nouvelle campagne expérimentale. Le doctorant sera en interaction forte entre un laboratoire de simulation et un laboratoire expérimental au sein de l'institut IRESNE du CEA Cadarache . Le travail proposé est ouvert et pourra être valorisé par des participations à des conférences nationales ou internationales et l'écriture d'articles scientifiques dans des revues à fort impact. [1] Fuentes, Hugo, Doualle, Thomas, Colin, Christian, Socié, Adrien, Helfer, Thomas, Gallais, Laurent and Lebon, Frédéric. Numerical and experimental simulation of nuclear fuel fragmentation via laser heating of ceramics. In : Proceeding of top fuel 2024. Grenoble, 29 September 2024. [2] Nava Soto, Pedro, Fandeur, Olivier, Siedel, David, Helfer, Thomas and Besson, Jacques. Description of thermal shocks using micromorphic damage gradient models. European Solid Mechanics Conference, Lyon. 2025. [3] Castelier Etienne, Rohmer E., Martin E., Humez B. Utilisation de la dimension temporelle pour ameliorer la correlation d'images. 20 eme Congres Francais de Mecanique, 2011.

Fissuration sous gradient thermique du combustible lors d’une chauffe laser: corrélation d’images, simulation et adaptation du dispositif expérimental.

SL-DES-26-0147 - Couplage partitionné fluide-structure avec approche Lattice-Boltzmann pour l'analyse de transitoires rap

Fri, 10 Apr 2026 02:15:46 Z

Domaine : Sciences pour l'ingénieur
Contrat : Thèse
Description du sujet de thèse :
Dans une logique de préparation de l’avenir dans le domaine de la simulation à haute-fidélité et haute performance, le CEA explore avec ses partenaires académiques et industriels le potentiel des couplages fluide-structure impliquant la méthode de Boltzmann sur réseau (Lattice Boltzmann Methods, LBM). Le couplage se place dans le cadre d’un standard open-source promu par le CEA et des premiers pas prometteurs ont été franchis pour des écoulements compressibles en interaction avec des structures subissant grands déplacements et rupture. Des verrous importants restent à lever, notamment pour des représentations du fluide plus complexes et représentatives des besoins industriels, en particulier pour la sûreté des dispositifs énérgétiques décarbonés comme les batteries ou les réacteurs nucléaires. Le présent travail doctoral s’intéresse ainsi à l’extension des briques de base disponibles au cas de la propagation de flammes dans des mélanges hydrogène/air, dans des régimes de déflagration et de détonation avec transition possible entre les deux, et en interaction avec des structures flexibles en déplacement fini. Cela présuppose notamment la prise en compte d’écoulements compressibles avec des nombres de mach élevés dépassant significativement ce qui a été mis en œuvre jusqu’alors, impliquant de réanalyser en profondeur les schémas de couplage et techniques d’interaction fluide-structure. La thèse sera réalisée dans le cadre d'une collaboration entre l’institut IRESNE du CEA Cadarache et le laboratoire M2P2 (AMU). Elle se déroulera majoritairement au M2P2 sous la direction de Pierre Boivin et Julien Favier, avec un encadrement méthodologique de l'IRESNE, notamment pour les questions de technique de couplage.

Couplage partitionné fluide-structure avec approche Lattice-Boltzmann pour l'analyse de transitoires rapides dans le cadre du risque hydrogène

SL-DES-26-0130 - Couplage DEM-LBM pour la simulation de l'éjection de milieux granulaires immergés dans un fluide Compres

Fri, 10 Apr 2026 02:15:46 Z

Domaine : Sciences pour l'ingénieur
Contrat : Thèse
Description du sujet de thèse :
Dans les réacteurs à eau sous pression (REP), le combustible est formé de pastilles d’oxyde d’uranium (UO2) empilées dans des gaines métalliques. Lors d’un scénario d’accident de perte de réfrigérant primaire (APRP), la montée rapide de température peut provoquer la déformation et parfois la rupture de ces gaines. Ce phénomène entraîne potentiellement l’éjection de fragments de combustible dans le circuit primaire. L’ensemble de ces mécanismes est appelé FFRD (Fuel Fragmentation, Relocation and Dispersal). La gaine étant la première barrière de sûreté, il est essentiel d’évaluer la quantité de combustible dispersée. Des études expérimentales ont montré que la taille, la forme des fragments, la forme de la brèche et la pression interne influencent fortement l’éjection. Cependant, la rapidité de la première phase de dépressurisation rend les mesures directes difficiles. Les approches numériques, notamment via le couplage fluide-grains (LBM-DEM), offrent une alternative prometteuse. L'Institut IRESNE du CEA Cadarache, à travers la plateforme PLEIADES, développe ces outils pour modéliser le comportement des fragments. Toutefois, la compressibilité du gaz reste à intégrer pour reproduire fidèlement la dépressurisation initiale. Dans ce cadre, le laboratoire de Mécanique, modélisation et Procédés propre M2P2 (CNRS), spécialiste de la modélisation des écoulements compressibles avec la méthode LBM et développeur du logiciel ProLB, apporte son expertise pour intégrer cet effet. La thèse vise donc à concevoir et améliorer un modèle compressible dans le couplage LBM-DEM, à mener une étude paramétrique, et à développer un démonstrateur HPC en 3D capable d’exploiter les supercalculateurs modernes. Cette thèse CEA sera menée en étroite collaboration entre le Département d’Etudes des Combustibles (DEC) de l’institut IRESNE du CEA de Cadarache et le Laboratoire M2P2 (CNRS). Vous serez localisé majoritairement au M2P2 mais ferez des séjours réguliers au CEA au sein du Laboratoire de simulation des combustibles duquel vous dépendrez. Les approches développées dans cette thèse garantissent un haut niveau scientifique avec de nombreuses applications industrielles potentielles dans et hors domaine nucléaire.

Couplage DEM-LBM pour la simulation de l'éjection de milieux granulaires immergés dans un fluide Compressible sous Hauts Gradients de Pression

SL-DES-26-0143 - Etude expérimentale et simulation DEM du démélange de poudres d’actinides lors des opérations de transfe

Fri, 10 Apr 2026 02:15:46 Z

Domaine : Sciences pour l'ingénieur
Contrat : Thèse
Description du sujet de thèse :
La fabrication des combustibles nucléaires à base d’oxydes d’actinides (UO2, PuO2) implique de nombreuses opérations de manutention de poudres, au cours desquelles peuvent survenir des phénomènes de ségrégation. Ces phénomènes, liés notamment aux différences de taille, de forme, de densité ou encore d’état de surface, influencent directement l’homogénéité des mélanges, et donc la qualité et la régularité des pastilles de combustible obtenues. Leur maîtrise constitue ainsi un enjeu industriel majeur pour garantir la robustesse des procédés et la conformité du produit final. Cette thèse vise à approfondir la compréhension des mécanismes de démélange des poudres d’UO2 au cours des étapes de transfert, en particulier lors du transport par convoyeur vibrant et de la chute gravitaire. L’objectif scientifique principal est d’établir le lien entre les propriétés physiques et rhéologiques des poudres, les conditions opératoires du procédé, et l’intensité des phénomènes de ségrégation observés. Le travail combinera expérimentation et simulation numérique DEM afin d’identifier les paramètres matériaux et procédés influençant la ségrégation. Des dispositifs expérimentaux seront développés pour caractériser les poudres et évaluer l’intensité du démélange, tandis que les simulations permettront de valider et d’extrapoler les observations. Réalisée au CEA Cadarache au sein du Laboratoire des combustibles Uranium (LCU) de l'Institut de REcherche sur les Systèmes Nucléaires pour la production d'Energie bas carbone (IRESNE) en collaboration avec le laboratoire TIMR de l’UTC, ce projet permettra de proposer des recommandations pour limiter la ségrégation lors des opérations industrielles, et d’améliorer la prédiction de la propension à la ségrégation de mélanges de poudres, en particulier de poudres cohésives d’actinides. Le doctorant valorisera ses résultats au travers des publications et participations à des congrès. Il aura l’occasion d’apprendre ou de se perfectionner dans plusieurs techniques réutilisables dans d’autres contextes, applicables à de nombreux domaines de la science des matériaux et de l’ingénieur. En particulier, les problématiques liées à la physique des milieux granulaires, qui constituent le cœur de cette thèse, présentent un intérêt industriel marqué et sont communes à de nombreux autres secteurs manipulant des poudres, tels que la pharmacie, l’agroalimentaire ou la métallurgie des poudres.

Etude expérimentale et simulation DEM du démélange de poudres d’actinides lors des opérations de transfert.

SL-DES-26-0046 - Optimisation de forme au service de l'innovation combustible

Fri, 10 Apr 2026 02:15:46 Z

Domaine : Sciences pour l'ingénieur
Contrat : Thèse
Description du sujet de thèse :
L’industrie nucléaire vise à développer des combustibles nucléaires toujours plus sûrs avec des combustibles appelés « Accident-Tolerant Fuel » [1]. Cela passe notamment par la conception de combustibles fonctionnant à relativement basse température (dit «froids ») en fonctionnement nominal, ce qui peut s’obtenir par l’ajout d’additifs très conducteurs. L’objectif de la thèse est de développer des méthodes numériques (capitalisées dans un code semi-industriel), afin de pouvoir proposer de nouvelles «formes» de combustibles (le mot «forme» étant pris au sens de la structure interne ou de la microstructure), optimisées pour les phénomènes considérés. Pour ce faire, on utilisera des techniques mathématiques et numériques récentes liées à l’optimisation de forme [2]. L’étude commencera par une modélisation simple des phénomènes thermo-mécaniques [3]. Puis, un aller-retour entre l'implémentation de méthodes, les résultats obtenus et la modélisation physique sera nécessaire, afin de reformuler des problèmes physiques plus complexes sous une forme numériquement accessible. Cette thèse se déroulera au CEA de Cadarache au sein du Département d’Etude des Combustibles, plus précisément du Laboratoire des Méthodes Numériques et Composants Physiques pour la plate-forme PLEIADES (LMCP). Ce département est rattaché à l'Institut IRESNE, l’Institut de REcherche sur les Systèmes Nucléaires pour la production d’Energie bas carbone. La thèse sera réalisée en collaboration avec une équipe de l’Université de Nice offrant ainsi un encadrement à la fois académique et en lien avec les problématiques industrielles. Elle s'inscrit plus largement dans le projet Fast-in-Fuels, au sein du Programme Prioritaire de Recherche PEPR DIADEM. Le candidat sélectionné possèdera un solide bagage en calcul scientifique, en analyse et analyse numérique d’équations aux dérivées partielles, ainsi que des notions d’optimisation. Idéalement, il aura également des connaissances de base en thermique et mécanique des milieux continus. Le sujet proposé a un objectif appliqué ciblé, mais il possède une véritable composante exploratoire. Par ailleurs, il se trouve au carrefour de champs scientifiques variés. C’est pourquoi il sera attendu de l’étudiant en thèse de faire preuve de curiosité et créativité. [1] Review of accident tolerant fuel concepts with implications to severe accident progression and radiological releases, 2020. [2] G. Allaire. Shape optimization by the homogenization method, volume 146 of Applied Mathematical Sciences. Springer-Verlag, New York, 2002. [3] T. Devictor. Manuscrit de thèse, 2025 (a paraître)

Optimisation de forme au service de l'innovation combustible

SL-DES-26-0049 - Optimisation géométrique sous contrainte de frontières immergées pour la simulation thermo-hydraulique d

Fri, 10 Apr 2026 02:15:45 Z

Domaine : Sciences pour l'ingénieur
Contrat : Thèse
Description du sujet de thèse :
La problématique sous-jacente à ce sujet de thèse concerne la mitigation des conséquences liées à un accident de perte de réfrigérant primaire dans un réacteur à eau pressurisée à boucles. Il est de la plus haute importance de minimiser le débit d’eau sortant de la cuve et de gérer le mieux possible les réserves d’eau froide disponibles pour les injections de sûreté, afin d’empêcher ou de retarder le dénoyage du cœur, sa surchauffe et sa possible dégradation. On envisage pour cela l'utilisation de dispositifs passifs fonctionnant sur le principe des diodes hydrauliques, tels que les limiteurs de débit en cuve ou les accumulateurs avancés. Le sujet de cette thèse est l'optimisation géométrique de ce type de dispositif, décrit par une frontière immergée, afin de maximiser son efficacité de service. Plusieurs thèses précédentes ont permis l'introduction dans le logiciel TRUST/TrioCFD de la méthode de frontière immergée Penalized Direct Forcing (PDF), sous diverses discrétisations spatiales et pour des régimes laminaires et turbulents. De même, elles ont statué sur les possibilités d'optimisation géométrique déterministe en éléments finis, au cours de la simulation, en s'appuyant sur l'utilisation de la méthode PDF. Après une étude bibliographique de ce type de méthode, on s'intéressera aux possibilités de sa mise en œuvre pour des écoulements turbulents, en discrétisation volumes finis, à la prise en compte des contraintes et à la comparaison avec des calculs de référence. Cette comparaison sera réalisée sur des configurations académiques et industrielles (accumulateurs et limiteurs de débit). Le doctorant sera intégré dans une unité de recherche sur les systèmes nucléaires innovants au sein de l'Institut IRESNE (CEA Cadarache). Il développera des compétences en mécanique des fluides et méthodes numériques.

Optimisation géométrique sous contrainte de frontières immergées pour la simulation thermo-hydraulique d'écoulements turbulents en volumes finis