Stage - Détermination à l'échelle atomique des lois de mobilité des dislocation dans l'UO2 H/F
Stage Saint-Paul-lès-Durance (Bouches-du-Rhône) Développement informatique
Description de l'offre
Détail de l'offre
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
2024-33886Description de l'unité
Le DEC réalise la R&D sur le combustible des réacteurs nucléaires regroupant des compétences uniques en réalisation d'essais caractérisant le comportement du combustible en conditions normales ou accidentelles par des essais en laboratoires chauds ou plus intégrés dans des réacteurs de recherche, associés étroitement avec la simulation numérique par des modèles multiéchelles, multiphysiques et multifilières.
Le Laboratoire de Modélisation du Comportement des Combustibles (LM2C) a pour missions principales :
- d'apporter les éléments justifiant les simplifications utilisées dans les applications de PLEIADES ;
-d'intégrer l'approche multiéchelle des calculs atomistiques jusqu'à la représentation mésoscopique dans les calculs à l'échelle de la microstructure ;
- de simuler par des calculs de l'échelle atomique à l'échelle du grain les matériaux combustibles pour accéder à leurs propriétés ;
- de dimensionner les expériences analytiques et les interpréter en liaison avec les laboratoires réalisant les expérimentations ;
- de développer les approches thermochimiques nécessaires à la compréhension du comportement du combustible.
Description du poste
Domaine
Matériaux, physique du solide
Contrat
Stage
Intitulé de l'offre
Stage - Détermination à l'échelle atomique des lois de mobilité des dislocation dans l'UO2 H/F
Sujet de stage
Ce stage propose d'étudier par des simulations à l'échelle atomique la mobilité des dislocations, qui sont le moteur du comportement viscoplastique, dans le combustible nucléaire UO2. Ces calculs aux petites échelles alimenteront un modèle de plasticité permettant de simuler des expériences de compression par la méthode des éléments finis.
Une comparaison entre des potentiels interatomiques empiriques et de type machine learning sera analysée. Ces nouveaux potentiels interatomiques de type machine learning offrent une précision accrue, permettant une caractérisation plus fidèle des propriétés complexes des matériaux qui sont ensuite transmises aux échelles de modélisation supérieures.
Durée du contrat (en mois)
6
Description de l'offre
Contexte :
Le dioxide d’uranium UO2 est le combustible nucléaire de référence dans les réacteurs à eau pressurisée (REP). La connaissance du comportement mécanique de ce combustible nucléaire polycristallin couplé aux effets d’irradiation est un enjeu important de sûreté nucléaire.
Dans ce cadre, pouvoir évaluer les contraintes et déformations s’exerçant dans les grains du polycristal et à leurs interfaces est un objectif important. Cela passe par la compréhension des phénomènes mis en jeu de l’échelle atomique à celle des hétérogénéités microstructurales du combustible.
La simulation numérique multiéchelle joue un rôle complémentaire à la caractérisation expérimentale, en permettant de comprendre les phénomènes sous-jacents l’évolution des propriétés physiques et structurelles, et de prendre en compte l'impact des hétérogénéités de la microstructure, telles que les joints de grain ou les dislocations.
Objectifs du stage :
L’objectif principal de ce stage est d’étudier par des simulations à l’échelle atomique la mobilité des dislocations, qui sont le moteur du comportement mécanique, dans le combustible nucléaire UO2.Ces calculs aux petites échelles alimenteront un modèle de plasticité permettant de simuler des expériences de compression par la méthode des éléments finis.
En s’appuyant sur une méthodologie développée au laboratoire, la première étape de ce projet sera dedéterminer les lois de vitesses des dislocations coins dans UO2 en fonction de la température, de la contrainte appliquée et de l’orientation du cristal.
La seconde étape sera dédiée à lamodélisation de ces lois à partir d’expression analytiquespermettant d’obtenir des paramètres clés dans une approche de simulation multiéchelle. Les résultats seront ensuite comparés à ceux existants pour le combustible UO2.
Les missions:
- Prendre en main les outils de simulation de dynamique moléculaire (DM) et les potentiels interatomiques (empirique, machine learning (ML)).
- Réaliser des simulations DM de la mobilité des dislocations coins, des potentiels interatomiques (empirique et ML) pour obtenir les lois de vitesses.
- Analyser les résultats des simulations et comparer les lois de vitesses des dislocations obtenues entre les deux potentiels et avec la littérature.
- Collaborer avec l’équipe pour tester les lois de mobilité obtenues dans le code de dynamique des dislocations discrètes.
Moyens / Méthodes / Logiciels
Dynamique moléculaire, potentiels interatomiques (empirique, machine learning), LAMMPS
Profil recherché
Profil du candidat
Vous préparez un Bac+5(Diplôme École d'Ingénieurs ou équivalents) en Physique du solide ; Physique numérique ; Science des matériaux.
Vous avez de solides connaissances en physique du solide ou science des matériaux, avec un fort intérêt pour les simulations numériques et l'informatique ainsi qu’une appétence pour la recherche appliquée.
Adressez-nous votre candidature pour rejoindre l'équipe et contribuer aux projets structurants et innovants du CEA !
Conformément aux engagements pris par le CEA en faveur de l’intégration des personnes en situation d’handicap, cet emploi est ouvert à toutes et à tous. Le CEA propose des aménagements et/ou des possibilités d'organisation.