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Entité de rattachement
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• La conscience des responsabilités
• La coopération
• La curiosité
Référence
SL-DES-24-0057
Description du sujet de thèse
Domaine
Physique de l'état condensé, chimie et nanosciences
Sujets de thèse
Vers une meilleure connaissance du rôle de la microstructure sur les propriétés thermiques des combustibles nucléaires pour réacteurs de recherche.
Contrat
Thèse
Description de l'offre
Les réacteurs nucléaires expérimentaux, qui permettent de soumettre des matériaux à des irradiations aux neutrons, présentent des densités de puissance très importantes. Ceci impose l’utilisation d’éléments combustibles avec une charge très élevée en matière fissile, historiquement obtenue grâce à un fort enrichissement en 235U. En raison d’accords internationaux de non-prolifération, il est désormais nécessaire de développer des combustibles moins enrichis, et donc maximisant la concentration en uranium. Une solution majoritairement retenue et étudiée repose sur des particules d’U3Si2 dispersées dans une matrice en aluminium. Or, sous irradiation, un composé d’interaction U(Al,Si)3±x se forme. Sa faible conductivité thermique tend à faire augmenter la température du combustible, dégradant ainsi son comportement en service.
L’objectif de cette thèse est d’améliorer la connaissance expérimentale de l’évolution de la conductivité thermique des combustibles dispersés U3Si2-Al lors de leur irradiation, et in fine de corréler leur microstructure à leurs propriétés thermiques, qui seront mesurées à différentes échelles. Pour cela, des plaques U3Si2-Al non irradiées seront soumises à des traitements thermiques destinés à obtenir des fractions variables de composé U(Al,Si)3±x et leurs propriétés thermiques seront mesurées et corrélées à la fraction et à la répartition volumique de ce composé. Une étude spécifique sera en outre menée autour de la synthèse et de la mesure des propriétés thermiques de composés U(Al,Si)3±x sous forme amorphe, telle qu’observée en réacteur.
Les données acquises au cours de cette thèse alimenteront la modélisation du comportement sous irradiation des combustibles dispersés U3Si2-Al : elles serviront notamment de données de validation pour les modèles et les codes de calculs.
Ce travail se déroulera au Département d'Etudes des Combustibles (Institut IRESNE, CEA Cadarache). Il permettra au (à la) doctorant(e) d’acquérir des compétences en fabrication et caractérisation des combustibles (microstructure et propriétés thermiques) qui seront transposables à d’autres matériaux. Il (elle) sera également amené(e) à utiliser des moyens expérimentaux « lourds » tels que des lignes de lumière synchrotron et des faisceaux d’ions. Il/elle aura la possibilité de présenter ses travaux à des conférences nationales et internationales, ainsi qu’à travers la publication d’articles.
Université / école doctorale
Chimie Mécanique Matériaux Physique (C2MP)
Université de Lorraine
Localisation du sujet de thèse
Site
Cadarache
Critères candidat
Formation recommandée
Master 2 en Sciences des Matériaux
Demandeur
Disponibilité du poste
01/10/2024
Personne à contacter par le candidat
KLOSEK Vincent vincent.klosek@cea.fr
CEA
DES/IRESNE/DEC/SA3E/LCPC
DES / IRESNE / DEC / SA3E / LCPC
CEA Cadarache
Bâtiments 315-316
13108 Saint-Paul-lez-Durance
04.42.25.59.91
Tuteur / Responsable de thèse
VERNIERE Anne anne.verniere@univ-lorraine.fr
Université de Lorraine - CNRS
Institut Jean Lamour (UMR 7198)
Campus Artem
2 allée André Guinier, BP 50840
54011 Nancy Cedex
0372742542
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