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.

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.