Au cours de sa vie en réacteur le combustible est soumis à différentes sollicitations pouvant induire sa fissuration et impacter ses propriétés mécaniques, physico-chimique et de transport. Dans certaines conditions, la matière peut diffuser au sein des fissures et contribuer à leur colmatage, ce qui peut conduire à une restauration locale des propriétés du matériau. Ce phénomène est communément appelé guérison de fissure. Dans le cas du combustible nucléaire des réacteurs à neutrons rapides, la guérison a lieu par apport de matière interne au matériau par un phénomène local de soudage par diffusion (Salmon et al., 2026) ou par migration des porosités (Barani et al., 2022).

L’objectif de cette thèse est de développer une modélisation multiphysique des mécanismes de la guérison des fissures prenant en compte la fissuration du matériau, la diffusion de matière au sein des fissures, et les phénomènes physico-chimiques susceptibles de conduire à leur colmatage et à la restauration locale de la cohésion mécanique. Des méthodes numériques devront également être développées, notamment pour coupler les modèles de gradient d’endommagement utilisés pour décrire la fissuration, l’ouverture de fissure et le transport de matière. La validation du modèle constitue un enjeu majeur, notamment en raison de la difficulté à distinguer et à caractériser les différents mécanismes à l’oeuvre dans un combustible irradié. Pour surmonter cette difficulté, la thèse s’intéressera, également aux matériaux cimentaires pour lesquels la guérison de fissure a fait l’objet d’expériences dédiées.

Ce travail de thèse sera mené dans le cadre du Laboratoire commun MISTRAL, associant Aix-Marseille Université, le CNRS, Centrale Marseille et le CEA, en collaboration entre l’institut IRESNE (site de Cadarache) et l’institut ISAS (site de Saclay). Le doctorant sera principalement basé à Cadarache et effectuera une période de 6 mois à 1 an sur le site du CEA Saclay. Il bénéficiera également de l’environnement scientifique du Laboratoire de Mécanique et d’Acoustique (LMA). Cette collaboration vise à développer un modèle générique applicable à la fois aux combustibles nucléaires et aux matériaux cimentaires.

Le doctorant valorisera ses résultats au travers de publications et participations à des congrès. Il aura par ailleurs acquis, à l'issue de sa thèse, de solides compétences en modélisation multiphysique et en simulation numérique, mobilisables dans de nombreux domaines académiques et industriels.

(Barani et al., 2022) Barani T, Ramière I et Michel B « Analysis of fabrication and crack-induced porosity migration in mixed oxide fuels for sodium fast reactors by the finite element method ». J Nucl Mater 558:153341, (2022). https://doi.org/10.1016/j.jnucmat.2021.153341
(Salmon et al., 2026) Salmon, L., Blanc, V., Garajeu, M. et al. A thermo-mechanical cohesive zone model for damage and healing in brittle solids. Comput Mech 77, 501–520 (2026). https://doi.org/10.1007/s00466-025-02675-5