STAGE - Analyse numérique d'essais de rupture du dioxyde d'uranium par chauffe laser H/F

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 collaboratrices et collaborateurs du CEA partagent trois valeurs fondamentales :

• La conscience des responsabilités

• La coopération

• La curiosité

Référence

Description de l'unité

Le Service d'Etudes et de Simulation du comportement des Combustibles (SESC) conçoit, développe et qualifie les combustibles nucléaires (élément combustible et assemblage) constituant le cœur des réacteurs. Il synthétise et intègre les connaissances acquises sur les combustibles de l'amont (fabrication), au comportement sous irradiation et à l'aval du cycle (entreposage). Il a en charge le développement de la plateforme logiciel PLEIADES de simulation des combustibles et des bases de données associées. Il est composé d'environ 80 permanents (essentiellement des ingénieurs) et d'une trentaine de doctorants et salariés en CDD.

Le Laboratoire des Méthodes numériques et des Composants Physiques de PLEIADES (LMCP) développe les modèles physiques, les méthodes numériques, et les composants nécessaires aux outils de calculs de la plateforme PLEIADES, pour traiter les comportements multiphysiques et multiéchelles des combustibles. Le laboratoire développe, valide et intègre les modèles physiques et lois de comportement dans les composants en y associant la démarche d'assurance qualité nécessaire. Il simule, dimensionne et interprète, avec les composants, des expériences analytiques en liaison avec les laboratoires réalisant les expérimentations.

Domaine

Mécanique et thermique

Contrat

Stage

Intitulé de l'offre

STAGE - Analyse numérique d'essais de rupture du dioxyde d'uranium par chauffe laser H/F

Sujet de stage

Ce stage se propose de décrire la fissuration du combustible nucléaire au cours d'essais de chauffe laser par éléments finis en utilisant des modèles d'endommagement à gradient et de comparer résultats numériques et expérimentaux.

Durée du contrat (en mois)

6

Description de l'offre

Vous serez accueilli·e au sein de l'IRESNE, institut de la DES, où vous intégrerez l'équipe du laboratoire et participerez pleinement à ses activités. 

Contexte scientifique

Le dioxyde d'uranium est une céramique qui sert de combustible aux réacteurs à eau pressurisée du parc électronucléaire français: les éléments combustible de ces réacteurs, appelés crayons, se présentent sous la forme d'un empilement de pastilles de combustible dans une gaine cylindrique en alliage de zirconium.

Le dioxyde d'uranium est fragile et les pastilles de combustible se fissurent lors de la première montée en puissance du réacteur et lors de différentes situations de fonctionnement avec une influence importante sur le comportement thermo-mécaniques des éléments combustible. La compréhension de ce phénomène et sa représentation dans les simulations numériques est une thématique importante.

Objectifs du stage

Dans le cadre du doctorat d'Hugo Fuentes réalisé au CEA (IRESNE DES/DEC/SA3E/LAMIR), une campagne de fragmentation de pastilles de dioxyde d'uranium par chauffe laser a été menée [1]. Cette chauffe permet de reproduire des gradients de température représentatifs des conditions en réacteurs. Pour chaque essai, des films montrant l'évolution des fissures et l'évolution des températures en surface de pastille sont disponibles.

L'objet de ce stage est de simuler et analyser les essais de chauffe laser réalisés à l'aide de modèles d'endommagement à gradient développés au CEA (IRESNE DES/DEC/SESC/LSC) [2] en tenant compte des données expérimentales disponibles: films montrant l'évolution des fissures cartes thermiques mesurés expérimentalement.

Références

[1] Fuentes, Hugo, Doualle, Thomas, Colin, Christian, Socié, Adrien, Cifuentes, C, Helfer, Thomas, Gallais, Laurent and Lebon, Frédéric. Numerical and experimental simulation of nuclear fuel fragmentation
via laser heating of ceramics. In : Proceeding of top fuel 2024. Grenoble, 29 September 2024.
[2] Nava Soto, Pedro, Fandeur, Olivier, Siedel, David, Helfer, Thomas and Besson, Jacques. Description of thermal shocks using micromorphic damage gradient models. In : European Solid Mechanics Conference. Lyon,

Pourquoi Intégrer le CEA ?

- Donner du sens à votre carrière en travaillant au service des grands enjeux sociétaux de demain.
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Conformément aux engagements pris par le CEA en faveur de l'intégration des personnes en situation d'handicap, cet emploi est ouvert à toutes et à tous. Le CEA propose des aménagements et/ou des possibilités d'organisation.

Moyens / Méthodes / Logiciels

MFront, Manta, MFEM/MGIS

Profil du candidat

De formation bac + 5 ou en 3ème année d'école d'ingénieur spécialisé en mécanique non linéaire du solide, vous recherchez un stage de 5 à 6 mois.

Doté d'un bon sens de l'analyse, d'une curiosité sans limite, vous avez le goût du travail en équipe.  

Site

Cadarache

Localisation du poste

France, Provence-Côte d'Azur, Bouches du Rhône (13)

Ville

St-Paul-Lez-Durance

Critères candidat
Langues

Français (Courant)

Diplôme préparé

Bac+5 - Diplôme École d'ingénieurs

Formation recommandée

Mécanique non linéaire du solide

Possibilité de poursuite en thèse

Oui

Disponibilité du poste

02/03/2026

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