Contexte :

Les combustibles nucléaires, notamment l’oxyde d’uranium (UO2) et les oxydes mixtes d’actinides, jouent un rôle crucial dans le fonctionnement du réacteur et la rationalisation des déchets radioactifs. La compréhension et la prédiction de leur comportement sont essentielles pour améliorer la sécurité et l’efficacité du parc nucléaire actuel et futur.

Un aspect clé concerne les gaz de fission générés lors des réactions de fission. Ces atomes de gaz, peu solubles, forment des bulles nanométriques qui grossissent pendant l'exploitation du combustible. Le développement d'un réseau de bulles à l'échelle des grains (quelques micromètres) affecte significativement les propriétés du combustible. La simulation numérique complète la caractérisation expérimentale en modélisant la formation et l'évolution des bulles, en prédisant l'évolution des propriétés physiques sous irradiation, et en accélérant la conception de nouveaux types de combustible aux performances accrues.

Objectifs du stage :

Vous contribuerez au développement et l’amélioration des modèles de simulation du comportement des gaz de fission dans la microstructure des combustibles nucléaires. Ces modèles sont fondamentaux pour prédire les phénomènes tels que le gonflement, la déformation et la fragmentation des grains.

Les missions :

• Réaliser des simulations du comportement des gaz dans l’UO2 à l’échelle de la microstructure, en utilisant des modèles basés sur la méthode du champ de phase et la théorie cinétique (« rate theory »).

• Comparer les résultats entre différents codes de simulation Inferno (2D/3D), Margaret (1D), Sciantix (0D) et avec des mesures expérimentales.

• Analyser l’évolution des bulles de gaz et ses effets sur le comportement macroscopique du combustible.

Compétences à acquérir :

• Maîtrise de techniques de simulation numérique avancées.
• Compréhension approfondie des phénomènes physiques multi-échelle dans les combustibles nucléaires.
• Analyse et interprétation de données complexes issues des simulations et des expériences.
• Démarche scientifique de recherche appliquée à des enjeux énergétiques et environnementaux majeurs.

Ce stage offre l’opportunité de contribuer à la recherche de pointe dans le domaine de l'énergie nucléaire tout en développant des compétences précieuses en simulation numérique et en physique des matériaux.