Présentation de la société : CEA
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
Missions
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 :
Lors d’un accident de perte de réfrigérant primaire, que ce soit en zone saine ou en zone restructurée, la surpression de bulles de gaz, situées aux joints de grains, constitue un des mécanismes principaux à l’origine de la décohésion intergranulaire à l’échelle de la microstructure. Sous l’effet de l’irradiation neutronique, les produits de fission migrent préférentiellement vers les joints de grains, entrainés par des mécanisme de diffusion et de transport.
L’accumulation de produits de fission conduit à une augmentation locale de la pression, susceptible de provoquer une décohésion progressive aux joints de grains, endommageant ainsi le combustible. L’influence des effets de décohésion sur les propriétés de l’UO2 demeure une question encore ouverte. En effet, la considération de décohésion partielle ou totale ne s’inscrit pas dans le cadre classique de la théorie de l’homogénéisation.
La microstructure du combustible UO₂ peut, de manière simplifiée, être approchée comme une microstructure de type matrice-inclusion.
Une stratégie couramment utilisée en élasticité linéaire consiste à recourir à l’approximation de Ponte Castañeda et Willis [1], ainsi qu’au concept d’inclusion équivalente développé par Hashin [2] pour estimer les propriétés effectives de matériaux composites à renforts aux interfaces imparfaites.
Cette approche repose sur l’idée de remplacer les propriétés élastiques de la phase renforçante par des propriétés équivalentes modifiées, incorporant les propriétés élastiques moyennées de l’interface.
Objectifs :
L’objectif de ce stage est de développer des modèles analytiques permettant d’estimer les propriétés effectives de matériaux composites particulaires aux interfaces imparfaites. Les estimations obtenues seront confrontées à certains résultats de la littérature, ainsi qu’à des simulations numériques en champ complet, basées sur l’utilisation de transformées de Fourier rapides (FFT) .
Déroulement du stage :
- Étude bibliographique sur les propriétés du combustible UO2 et sur la modélisation théorique et numérique des milieux hétérogènes aux interfaces imparfaites
- Développement et implémentation de modèles analytiques de type Hashin-Shtrikman. Mise en place de calculs FFT en champ complet;
- Vérification et validation des outils développés.
Collaborations potentielles :
- Prof. IDIART Martin I. (Université Nationale de La Plata, Argentine) ;
- Dr. LEBENSOHN Ricardo A. (Laboratoire National de Los Alamos, États-Unis) .
Références :
[1] Ponte Castañeda, P. and Willis, J.R.: The effect of spatial distribution on the effective behavior of composite materials and cracked media. J. Mech. Phys. Solids 43, 1919-1951 (1995) .[2] Hashin, Z.: Thermoelastic properties of fiber composites with imperfect interface. Mech. Mater. 8, 333-348 (1990) .
Profil recherché
Nous sommes à la recherche d’un(e) étudiant(e) en Master 2 ou en 3ème année d’école d’ingénieur, spécialisé(e) en mécanique numérique ou en mécanique des matériaux.