CEA - Jumeau numérique hybride atomistique–empirique pour prédire la microstructure du combustible (F/H)
Type de poste:
Description
Le combustible nucléaire (oxyde d’uranium) voit sa microstructure fortement endommagée lors de l’irradiation en réacteur : les atomes issus de la fission des noyaux uranium déplacent en cascade les atomes du matériau, créant des défauts d’irradiation (lacunes et interstitiels) dont l’agrégation provoque l’apparition progressive de cavités et de boucles de dislocation. Ces défauts étendus influencent notamment le volume du matériau, son fluage, sa rétention vis-à-vis des gaz de fission. Le modèle physique du phénomène est la dynamique d’amas: jeu d’équations cinétiques représentant les réactions chimiques d’agrégation des défauts sous l’effet de leur diffusion dans le matériau.
La plupart des paramètres du modèle sont issus de calculs atomistiques (énergies de formation et de migration des défauts, dommage d’irradiation). Cependant une partie d’entre eux n’a pas été calculée et sont pratiquement impossibles à mesurer directement. La démarche proposée pour ce stage est double :
1/ Ajuster les paramètres manquant en utilisant le modèle pour simuler des résultats d’expériences (déjà disponibles au laboratoire) dans lesquelles la microstructure est impactée, comme la caractérisation au microscope électronique à transmission des dislocations et des cavités (taille, concentration). On utilisera pour cela des techniques innovantes:
analyse de sensibilité pour déterminer quels paramètres ont un impact sur les grandeurs mesurées
optimisation algorithmes génétiques) pour ajuster au mieux ces paramètres. On utilisera la plateforme URANIE™ développée au CEA pour l’analyse statistique des données.
monte carlo cinétique pour simuler le dommage d’irradiation
2/ Valider ce modèle ainsi paramétré en comparant ses résultats à des mesures issues d’autres expériences.
Le modèle sera ensuite appliqué à de nouvelles situations, comme l’irradiation en pile du combustible dans le but de prédire le relâchement des gaz de fission par exemple ou la densité de boucles et lignes de dislocation.
Ce sujet de modélisation comporte des tâches variées :
- l’interprétation d’expériences
- des développements informatiques simples de scripts d’optimisation pour URANIE
- la simulation de situations expérimentales ou industrielles
Ce stage offre ainsi l’opportunité au candidat, en adoptant une position centrale et un point de vue synthétique, de contribuer au développement de la physique numérique appliquée à la modélisation multiéchelle. Il lui permettra d’expérimenter par lui-même en quoi des outils de simulation basés sur les données microscopiques les plus fondamentales permettent de traiter et expliquer des situations pratiques.
Refs :
- Skorek, Étude Par Dynamique d’Amas de l’influence Des Défauts d’irradiation Sur La Migration Des Gaz de Fission Dans Le Dioxyde d’uranium, PhD Thesis, Univ. Aix-Marseille, 2013.
- Gilabert, Horlait, Barthe, Desgardin, Amany, Carlot, Gérardin, Maillard, Wiss, D2.2 - Behaviour of Fission Gases and Helium in Uranium Dioxide, EC report, 2020.
Moyens / Méthodes / Logiciels
Utilisation/amélioration de codes de simulation, codage simple de mécanismes physiques.
Profil du candidat :
- Parcours de formation de type master 1 / master 2 ou dernière année Ecole d'ingénieur.
- Spécialité : physique numérique, physique de la matière condensée / matériaux,
- Points particuliers : cinétique chimique, irradiation des matériaux
Le CEA est un acteur engagé dans l’accueil, l’insertion et le maintien dans l’emploi des salariés en situation de handicap. Ainsi, si vous le souhaitez, vous pouvez également joindre tous documents justifiants de votre situation de handicap.
Localisation du poste :
Site : Cadarache
France, Provence-Côte d'Azur, Bouches du Rhône (13)
Ville : Saint Paul lez Durance
Critères candidat :
Diplôme préparé
Bac+5 - Master 2
Formation recommandée :
M1 ou M2 ou école d'ingénieur en physique des matériaux, modélisation, physique numérique
Possibilité de poursuite en thèse : non
Disponibilité du poste : 03/01/2024
URL de l'offre:
https://www.emploi.cea.fr/offre-de-emploi/emploi-jumeau-numerique-hybride-atomistique-empirique-pour-predire-la-microstructure-du-combustible-h-f_28692.aspx
