La conductivité thermique est une propriété essentielle du comportement thermomécanique des combustibles nucléaires. Elle dépend notamment de leur microstructure et de leur porosité, qui peut atteindre des niveaux élevés dans les combustibles MOX (oxydes mixtes d’uranium et de plutonium) utilisés dans les réacteurs à neutrons rapides (RNR).
Cette thèse vise à comprendre et quantifier l’influence de la porosité sur la conductivité thermique des MOX, afin d’établir une loi prédictive intégrant la quantité, la taille, la forme et l’interconnectivité des pores. Elle s’appuiera sur des mesures expérimentales récentes réalisées au centre de recherche européen (JRC) de Karlsruhe, à des températures pouvant atteindre 2700 K, et sur leur comparaison avec des simulations numériques à l’échelle de la microstructure.
Le doctorat se déroulera au CEA Cadarache, au sein de l’IRESNE, dans le Laboratoire d’Expertise et de Validation des Applications multi-filières (LEVA). La collaboration avec le JRC permettra un environnement scientifique international. Les travaux donneront lieu à des publications et à des présentations en conférences scientifiques. Ils permettront d’acquérir des compétences en analyse de données expérimentales et en modélisation numérique, transférables à d’autres domaines de la science des matériaux et de l’ingénieur.

Thermal conductivity of mixed oxide fuel (MOX): effect of temperature, elementary chemical composition, microstructure and burn-up in reactor, these Planem BONEV au CEA, DEC/SESC/LEVA (2023) accessible sur le portail TEL – Thèses en ligne.