Amélioration d'un potentiel interatomique pour la simulation de combustibles nucléaires

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

2022-23952  

Description de l'unité

Le stage est proposé au sein du Département d'Etudes des Combustibles (DEC), 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) du CEA. Ce département mène une activité centrée autour du combustible nucléaire dans l'objectif d'accroître les performances et la sûreté des réacteurs actuels et de développer les combustibles nucléaires des réacteurs du futur. 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. Ses activités associent simulation numérique/modélisation et expérimentation. Le DEC est composé de trois services, le Service d'Etudes et de Simulation du comportement des Combustibles, le Service d'Analyses, d'Élaboration, d'Expérimentations et d'Examens des combustibles et le Service d'Exploitation et de Traitements des Combustibles. Il rassemble environ 250 ingénieurs, chercheurs et techniciens et accueille d'une cinquantaine de stagiaires de masters, écoles d'ingénieurs ou DUT. Il accueille également des doctorants, post-doctorants et des apprentis. 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

Matériaux, physique du solide

Contrat

Stage

Intitulé de l'offre

Amélioration d'un potentiel interatomique pour la simulation de combustibles nucléaires

Sujet de stage

Amélioration d'un potentiel interatomique de type « machine-learning » pour la simulation de combustibles nucléaires en dynamique moléculaire classique

Durée du contrat (en mois)

6 mois

Description de l'offre

Ce stage vise à améliorer la modélisation des combustibles nucléaires présents dans les réacteurs français actuels et futurs. Ces combustibles se présentent généralement sous la forme de pastilles solides de dioxyde d’uranium UO2, assemblées en crayons. Au cours de leurs vies en réacteur, les crayons de combustible sont irradiés par des neutrons.
Ces phénomènes d’irradiation entrainent la présence de défauts au sein des poly-cristaux, tels que des atomes d’uranium ou d’oxygène dans des positions interstitielles, des atomes manquants dans le réseau cristallin (lacunes d’oxygène ou d’uranium) ou encore la présence de produits de fission (PFs), tels que l’iode ou le césium. La répartition de ces défauts au sein des pastilles de combustible a un impact sur leurs propriétés thermophysiques (par exemple, la conductivité thermique).

Il est donc nécessaire d’améliorer notre compréhension de la stabilité et des processus de diffusion associés à ces défauts pour la modélisation de l’évolution en réacteur des combustibles.

Objectifs : L’objectif de ce stage est de contribuer à l’amélioration des potentiels d’interaction développés et utilisés pour les calculs de dynamique moléculaire classique au laboratoire. Dans le cadre d’une thèse en cours, un tel potentiel a été mis au point par des technique d’apprentissage automatique, sur la base de données ab initio. L’utilisation de ce potentiel en dynamique moléculaire classique permet d’effectuer des calculs d’une grande précision, mais ne permet pas de traiter les fluctuations de charges autour de défauts.
Vous prendrez tout d’abord en main ce potentiel, et le comparerez à d’autres modèles, moins précis mais tenant compte des distributions de charges autour de défauts ponctuels. Un schéma de calcul intermédiaire, permettant d’allier les points forts des deux approches, devra ensuite être développé.


Étapes du stage : Bibliographie, prise en main des outils de calculs (environnement Linux, code Lammps, supercalculateurs du TGCC), compréhension des différents types de potentiels d’interaction en jeu (potentiels machine-learning et modèles à charge variable) ainsi que de leur utilisation en dynamique moléculaire classique, puis application de ces modèles et comparaisons entre résultats de calculs classiques et quantiques.


Contexte et collaborations : vous serez accueilli(e) au sein d’un laboratoire de recherche très dynamique spécialisé dans l’étude multiéchelle des combustibles nucléaires.
Vous serez en étroite collaboration avec deux doctorants du laboratoire, ainsi qu'avec des chercheurs du CEA de Saclay en région parisienne.

Moyens / Méthodes / Logiciels

Dynamique moléculaire (code LAMMPS), calcul ab initio (code ABINIT)

Profil du candidat

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

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

Master en physique

Possibilité de poursuite en thèse

Oui

Demandeur

Disponibilité du poste

06/02/2023