De l'angström au micron : un modèle d'évolution microstructurale du combustible nucléaire dont [...]

Description du sujet de thèse

Domaine

Physique de l'état condensé, chimie et nanosciences

Sujets de thèse

De l'Angström au micron : un modèle d'évolution microstructurale du combustible nucléaire dont les paramètres sont calculés à l'échelle atomique.

Contrat

Thèse

Description de l'offre

La maîtrise du comportement des gaz de fission dans le combustible nucléaire (oxyde d'uranium) est un enjeu industriel important puisque leur relâchement ou leur précipitation limite l'utilisation du combustible à forts taux de combustion. Or ces phénomènes sont fortement influencés par l'évolution microstructurale du matériau aux défauts générés par l'irradiation. La dynamique d'amas (DA) est un modèle de type cinétique chimique permettant de décrire la nucléation/croissance des amas de défauts, leur contenu en gaz et le relâchement de celui-ci. Le modèle utilisé est paramétré à partir de données de base calculées à diverses échelles. Ce modèle rend déjà compte d'expériences de recuit d'UO2 implanté en atomes de gaz de fission et a mis en évidence le fort impact des défauts d'irradiation sur le relâchement gazeux. L'objectif de la thèse est d'améliorer le modèle et ses paramètres d'entrée, notamment le taux de création de défauts d'irradiation, et d'étendre son domaine de validation en le confrontant à de nombreuses expériences. Le candidat sera amené à faire évoluer certains des sous-modèles constitutifs de la DA, interpréter et simuler l'ensemble des expériences disponibles. Cela permettra d'affiner la paramétrisation du modèle.

Ce sujet de modélisation présente l'intérêt pour le candidat d'articuler une dimension théorique (amélioration du modèle) ainsi qu'une dimension expérimentale (interprétation d'expériences déjà réalisées, conception et suivi de nouvelles expériences). L'approche d'un ensemble varié de techniques d'observation et de mesure ouvrira au candidat le monde de la physique expérimentale et complétera son profil. Le candidat aura également à animer des collaborations pour analyser les données expérimentales et développer des outils de calcul. Ce travail offre une position centrale et un point de vue synthétique sur la physique du combustible en irradiation.

Pour aller plus loin :
1. Skorek (2013). Étude par Dynamique d'Amas de l'influence des défauts d'irradiation sur la migration des gaz de fission dans le dioxyde d'uranium. Univ. Aix-Marseille. Lien
2. Bertolus et al. (2015). Linking atomic and mesoscopic scales for the modelling of the transport properties of uranium dioxide under irradiation. Journal of Nuclear Materials, 462, 475-495.

Université / école doctorale

Sciences de la Matière, du Rayonnement et de l'Environnement (SMRE)
Ecole Centrale Lille

Localisation du sujet de thèse

Site

Cadarache

Critères candidat

Formation recommandée

Physique des matériaux ou Physique du solide ou Physique numérique

Demandeur

Disponibilité du poste

01/09/2025

Personne à contacter par le candidat

MAILLARD Serge serge.maillard@cea.fr
CEA
DEN/DEC/SESC/LM2C
DEN/DEC/SESC/LM2C
CEA Cadarache
13108 St Paul lez Durance Cedex
04 42 25 20 36

Tuteur / Responsable de thèse

Becquart Charlotte charlotte.becquart@univ-lille.fr
ENSCL
Unité Matériaux et Transformations
Bâtiment C6 - 231
Université Lille 1
59655 Villeneuve d'Ascq
03 20 43 49 44

En savoir plus #J-18808-Ljbffr