La cimentation est aujourd’hui une voie de référence pour le conditionnement d’un grand nombre de déchets nucléaires. La mise au point d’un procédé de conditionnement requiert de maîtriser la phase de mélange et malaxage, ce qui va conditionner la bonne dispersion du déchet dans la matrice cimentaire et les performances du matériau final.

Le LNPA propose de réaliser une thèse sur la modélisation et la simulation du procédé de malaxage (mélange de charges sèches, eau, simulants de déchets de typologies représentatives des gisements de déchets nucléaires) pour remplir les objectifs suivants :
- Simuler l’écoulement de la pâte cimentaire dans le malaxeur et vérifier expérimentalement les résultats obtenus
- Optimiser les paramètres du procédé pour améliorer la qualité de dispersion du déchet
- Prédire la faisabilité de l’enrobage en fonction des caractéristiques du déchet à conditionner
- Valider le transfert d’échelle laboratoire à l’échelle industrielle

Une approche CFD est envisagée : on s’attachera à décrire l’évolution de la surface libre de l’écoulement, mettre en évidence des modes propres de type recirculation et bifurcation de trajectoires et enfin décrire le transport de particules avec et sans couplage à la rhéologie. Les résultats de simulation seront évalués par recoupement avec des essais réalisés sur un malaxeur conique. Ainsi, cette thèse permettra de réaliser la première étape de la mise en place d’un outil de dimensionnement prédictif de procédé cimentaire de malaxage appliqué au conditionnement de déchets nucléaires.

Le(la) candidat(e), de profil ingénieur matériaux ou ingénieur mécanique ou ingénieur procédé, tirera de cette thèse une expérience expérimentale en instrumentation de procédé et exploitation de résultats ainsi qu’une expérience en mécanique des fluides numérique et en modélisation de procédé.