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
2021-17212
Description de l'unité
"Le stage est proposé au sein du Département d'Etudes des Combustibles (DEC), localisé sur le centre de Cadarache. Ce département est rattaché à l'institut IRESNE (Institut de recherche sur les systèmes nucléaires pour la production d'énergie bas carbone) de la Direction des Energies (DES). Il mène une activité centrée autour du combustible nucléaire dans l'objectif d'accroître les performances et la sûreté des réacteurs actuels (générations 2&3) et de développer les combustibles nucléaires des réacteurs du futur (4ème génération). Il a pour mission d'acquérir, d'intégrer et capitaliser les connaissances relatives à la conception, à la fabrication, à la caractérisation et à l'étude du comportement des éléments combustibles nucléaires en réacteur. Les activités du DEC associent simulation numérique/modélisation, expérimentation dans des laboratoires dédiés aux combustibles nucléaires (Laboratoire UO2, laboratoire de haute activité LECA-STAR), analyses radiochimiques et chimiques.
Le DEC rassemble environ 250 ingénieurs, chercheurs et techniciens et contribue à la formation par la recherche avec l'accueil de plus d'une centaine de stagiaires (Master, Ecole d'ingénieurs, DUT…), d'apprentis, de doctorants et post-doctorants. Il entretient de nombreuses collaborations avec des partenaires industriels, des laboratoires académiques (universités, CNRS) que ce soit au niveau national ou international.
"
Description du poste
Domaine
Mécanique et thermique
Contrat
Stage
Intitulé de l'offre
Calculs EF 1D et 3D pastille combustible H/F
Sujet de stage
STAGE SECOND SEMESTRE 2021 (début possible à partir de juillet) - Etablissement à l'aide de calculs 3D et d'un plan d'expérience d'une corrélation 1D rendant compte des déformations des fragments des pastilles combustibles pour des Réacteurs à Eau Pressurisée »
Durée du contrat (en mois)
6 mois
Description de l'offre
Contexte
La filière des Réacteurs à Eau Pressurisée (REP) constitue l’essentiel des réacteurs électronucléaires du parc international et l’intégralité du parc Français. L’élément combustible de ces réacteurs est appelé « crayon » combustible et est constitué d’un empilement de pastilles cylindriques de combustible entouré d’une gaine métallique qui constitue la première barrière de confinement des matières radioactives. Lors de la première montée en puissance, des dilatations différentielles provoquent une fracturation des pastilles et une mise en diabolo des fragments ainsi générés. Ces phénomènes ont un impact sur la température du combustible et sur l’interaction mécanique entre la pastille et la gaine.
Le CEA, en collaboration avec EDF et Framatome, développe la plateforme logicielle PLEIADES qui permet de simuler, sur la base d’une approche multi-physique et multi-échelle, le comportement du combustible. Dans le code ALCYONE dédié au combustible REP, un schéma 1D en déformation plane généralisée permet de décrire le comportement thermomécanique sur toute la hauteur du crayon à l’aide d’une discrétisation en tranches axiales. Le comportement décrit au niveau de chaque tranche est donc un comportement moyen. Le schéma 3D représente un fragment de pastille permettant de calculer l’évolution des grandeurs étudiées en fonction de la hauteur et ainsi observer la différence entre les plans inter-pastilles et médian-pastilles (mise en diabolo mentionnée ci-avant).
Afin d’harmoniser les modélisations 1D et 3D, une déformation est calculée dans le schéma 1D par corrélation avec le schéma 3D. Du fait d’importantes évolutions du code, il a été décidé de revisiter cette corrélation. Un premier stage a permis en 2020 d’établir une formulation analytique préliminaire ainsi qu’une méthodologie de plan d’expérience permettant d’en assurer la calibration.
Objectifs
L’objectif de ce stage est de finaliser la formulation et la calibration de la corrélation par l’application d’un plan d’expérience, puis d’en assurer la validation sur la base des résultats d’irradiations expérimentales.
Etapes
Acquisition des prérequis nécessaires à l’étude : thermomécanique des pastilles combustibles REP, environnement logiciel, outils de calcul et de post-traitement, études analytiques, méthodologie du plan d’expérience (méthode LHS optimisée), données expérimentales.
Finalisation de la formulation analytique définissant de la corrélation (résolution d’équations de mécanique des milieux continus).
Calibration de la corrélation (mise en œuvre du plan d’expérience, calculs 3D et 1D).
Validation de la corrélation sur la base des résultats d’irradiations expérimentales.
Implémentation de la corrélation dans le code ALCYONE.
Collaborations
Collaboration au sein des unités de développement et d’exploitation des codes de simulation du comportement des combustibles nucléaires du CEA.
Moyens / Méthodes / Logiciels
cf. Profil du candidat
Profil du candidat
Formation : Ecole d'Ingénieur généraliste ou MASTER 2
Méthodes / logiciels / connaissances :
Plateforme logicielle PLEIADES, code ALCYONE (codes internes donc maîtrise préalable non requise, mais première expérience de l'utilisation de codes aux éléments finis souhaitable)
Environnement Linux (maîtrise souhaitable)
Langages bash, R, C++, Fortran (bases en langages de programmations nécessaires)
Méthodes de plan d'expériences (connaissances fortement souhaitables)
Mécanique des milieux continus et physique des matériaux (connaissances fortement souhaitables)
Localisation du poste
Site
Cadarache
Localisation du poste
France, Provence-Côte d'Azur, Bouches du Rhône (13)
Ville
Saint-Paul-Lez-Durance
Critères candidat
Diplôme préparé
Bac+5 - Diplôme École d'ingénieurs
Formation recommandée
Ecole d'Ingénieur généraliste ou MASTER 2
Possibilité de poursuite en thèse
Non
Demandeur
Disponibilité du poste
01/07/2021
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