Informations générales
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
SL-DES-27-0111
Description du sujet de thèse
Domaine
Sciences pour l'ingénieur
Sujets de thèse
De la fragmentation des granulés à la microstructure du combustible UO2 : approche expérimentale et simulation DEM
Contrat
Thèse
Description de l'offre
Les combustibles nucléaires à base de dioxyde d’uranium (UO2) sont des céramiques fabriquées par pressage de particules d’UO2 et frittage à haute température. La microstructure obtenue à l’issue de ces étapes de fabrication joue un rôle essentiel dans le comportement du combustible en réacteur. Sa maîtrise constitue donc un enjeu important pour optimiser les propriétés du matériau et garantir ses performances en fonctionnement.
Cette thèse vise à mieux comprendre le lien entre les propriétés des particules initiales et la microstructure du combustible dans le cas particulier où les particules sont des granulés, c’est-à-dire des amas de poudre pré-compactée. L’objectif à terme est d’améliorer le pilotage des caractéristiques microstructurales du combustible grâce au procédé de fabrication.
La thèse sera réalisée au Département d’Etudes des Combustibles (DEC) de l’Institut de Recherche pour les Systèmes Nucléaires pour la production d’Energie bas carbone (IRESNE), sur le centre CEA de Cadarache (Bouches-du-Rhône). La thèse sera portée par le Laboratoire des Combustibles Uranium (SA3E/LCU), en collaboration avec un laboratoire du Service d’Etudes et de Simulation du Comportement des combustibles (SESC/LDOP). Des collaborations avec un ou plusieurs laboratoires universitaires viendront compléter cet environnement scientifique.
Le travail reposera sur 2 approches complémentaires :
• Un volet expérimental réalisé au sein de l’Installation Classée pour la Protection de l’Environnement (ICPE) Labo UO2, qui est une installation spécialisée dans l’étude de la fabrication des combustibles à base de dioxyde d’uranium UO2. Ce volet consistera à élaborer des céramiques UO2 à partir de granulés présentant différentes caractéristiques, puis à réaliser des caractérisations fines de la microstructure du combustible obtenu.
• Un volet numérique consacré à la modélisation par éléments discrets (DEM, Discrete Element Method). En lien avec les modélisateurs du SESC, les simulations permettront d’étudier le comportement des granulés et des milieux granulaires au cours du procédé, d’analyser les mécanismes physiques en jeu et d’orienter la conception des expérimentations et leur interprétation.
Le croisement des résultats expérimentaux et numériques permettra de développer une compréhension approfondie des mécanismes qui relient les propriétés des granulés à la microstructure finale du combustible.
Les résultats seront valorisés par des publications dans des journaux spécialisés ou dans des présentations en conférences. Les compétences professionnelles acquises pourront être valorisées dans divers domaines, nucléaires ou non-nucléaires : comportement des milieux granulaires, métallurgie des poudres, fabrication et caractérisation des céramiques ainsi que la simulation numérique par éléments discrets.
*https://doi.org/10.21105/joss.07484
Université / école doctorale
Information, Structures et Systèmes (I2S)
Montpellier
Localisation du sujet de thèse
Site
Cadarache
Critères candidat
Formation recommandée
Formation Master II ou équivalent en sciences des matériaux ou procédés
Demandeur
Disponibilité du poste
01/10/2027
Personne à contacter par le candidat
ABLITZER Carine
carine.ablitzer@cea.fr
CEA
DES/DEC//LCU
CEA Cadarache
DEC/SA3E/LCU bâtiment 315
13108 St Paul Lez Durance Cedex
04 42 25 74 63
Tuteur / Responsable de thèse
Wattrisse Bertrand
bertrand.wattrisse@umontpellier.fr
Université de Montpellier
LMGC
En savoir plus
https://www.cea.fr/energies/iresne/Pages/Nos%20plateformes%20de%20recherche/Elaboration%20et%20caract%C3%A9risation%20de%20combustibles.aspx