Stage - Simuler l'Impact des Défauts d'Irradiation sur la Conductivité Thermique d'Un Combustible H/F CEA

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.

Lorsqu'un noyau d'uranium se scinde, les deux fragments de fission traversent le matériau combustible à près de 15.000 km/s, déposant toute leur énergie en quelques picosecondes dans le réseau cristallin. Celui-ci est violemment perturbé avant de retrouver quasiment son état initial - à une exception près: des centaines de milliers d'atomes restent déplacés de leur site. Ces défauts d'irradiation ne sont pas de simples curiosités microscopiques ; ils ont un impact majeur sur les propriétés du matériau. En particulier, ils perturbent la propagation des phonons, ces vibrations qui transportent la chaleur, modifiant ainsi la conductivité thermique.

L'objectif de ce stage est de quantifier l'impact des défauts d'irradiation sur la conductivité thermique de l'UO, le combustible standard utilisé dans les réacteurs nucléaires.
Votre travail s'articulera autour de plusieurs étapes clés:
Modéliser les défauts d'irradiation: avec un code de dynamique d'amas, vous simulerez l'évolution des populations de défauts dans différentes conditions d'irradiation.
Relier les défauts au transport thermique: vous combinerez les concentrations de défauts simulées avec les coefficients de variation de la conductivité, calculés, dans le cadre d'une thèse en cours, par dynamique moléculaire classique et ab initio. Vous enrichirez également ce jeu de données en réalisant des calculs similaires pour les défauts manquants.
Développer une compréhension physique: au-delà des calculs, vous contribuerez à une interprétation à partir des interactions défauts/ phonons.
Prédire le comportement du combustible: enfin, vous simulerez l'évolution de la conductivité thermique dans le combustible réel, soumis à différents historiques de température et de flux neutronique.

Ce projet s'inscrit dans un programme de physique multi-échelle de long terme, qui associe simulations à l'échelle atomique, modèles mésoscopiques et études à l'échelle du crayon combustible. L'objectif ultime est de développer des outils prédictifs utiles à la recherche comme à l'industrie nucléaire.

À l'issue du stage, vous aurez non seulement approfondi vos compétences en science des matériaux, physique de l'irradiation et transport thermique, mais aussi acquis une expérience concrète de la manière dont différentes approches de modélisation et les expériences se complètent pour relever des défis industriels réels dans le domaine de l'énergie nucléaire.