Simulation à l'échelle atomique de combustibles nucléaires à haute température H/F

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

2022-23943  

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

Physique du noyau, atome, molécule

Contrat

Stage

Intitulé de l'offre

Simulation à l'échelle atomique de combustibles nucléaires à haute température H/F

Sujet de stage

Simulation à l'échelle atomique de combustibles nucléaires à haute température

Durée du contrat (en mois)

6 mois

Description de l'offre

Ce stage s’inscrit dans le cadre de l’étude des propriétés du dioxyde d’uranium UO2, principal combustible utilisé dans les centrales nucléaires, sous la forme de pastilles solides, en particulier en raison de sa haute température de fusion, ce qui le classe parmi les combustibles les plus sûrs.

Les études de sureté s'intéressent toutefois aux accidents hypothétiques liés à une perte de refroidissement des cœurs de centrale qui pourrait conduire à atteindre des températures suffisantes pour observer la fusion partielle des pastilles. Dans ces conditions accidentelles, le combustible liquide pourrait entrainer la fonte de sa gaine en alliage de zirconium, et former des mélanges liquides à haute température appelés coriums.

Une bonne connaissance des propriétés de ces mélanges est nécessaire pour mener à bien les études de sureté. Des manipulations expérimentales sont ainsi conduites afin de les mesurer, mais restent complexes. Nous souhaitons compléter les données obtenues par des calculs à l’échelle atomique.

 

Objectifs : L’objectif de ce projet est de contribuer à la détermination des propriétés thermodynamiques et structurales de ces oxydes en phase liquide par des simulations conduites à l’échelle atomique (en complément des expériences). Il s’agira notamment d’améliorer les modèles d’interaction inter-atomique existants afin de mieux tenir compte des distributions de charges dans le mélange. Une fois testés par comparaisons aux données expérimentales existantes, ces modèles seront utilisés pour déterminer l’évolution de la structure atomique, de la densité, de la capacité calorifique, ou de la viscosité et tension de surface de coriums représentatifs.

 

Étapes du stage : Bibliographie, prise en main des outils de calculs (environnement Linux, code Lammps, supercalculateurs du TGCC), développement de potentiels d’interaction, application à des mélanges (U,Zr)O2 liquide, notamment dans le domaine sous-stoechiométrique, puis comparaison calcul/expérience.

 

Contexte et collaborations : Vous serez accueilli(e) au sein d’un laboratoire de recherche très dynamique spécialisé dans l’étude multiéchelle des combustibles nucléaires. 

Au cours du stage, vous pourrez bénéficier des nombreuses collaborations du laboratoire avec les expérimentateurs du centre CEA de Cadarache et les thermodynamiciens du centre CEA de Saclay, en région parisienne, travaillant sur la thématique des accidents graves.

Moyens / Méthodes / Logiciels

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

Profil du candidat

Master en physique statistique, physique 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

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