Stage - Caractérisation des Propriétés Thermiques du Dioxyde d'Uranium par des Techniques Laser 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.

Dans le cadre général de la recherche sur la fission nucléaire, une meilleure compréhension du comportement du combustible à très haute température est nécessaire. L'évaluation de l'évolution des propriétés thermiques en fonction de la température, de la microstructure et du taux de combustion constitue un enjeu majeur, essentiel à la fois pour les réacteurs actuels et pour la conception des combustibles de demain.

Dans ce contexte général, et plus spécifiquement afin d'élargir la compréhension du comportement du combustible, ainsi que de ses propriétés thermophysiques, nous avons développé et qualifié des plateformes expérimentales basées sur des techniques laser. Ces développements expérimentaux sont complétés par des approches théoriques de l'interaction laser/matière.

À l'heure actuelle, l'étude des propriétés thermiques et de leur évolution en fonction de la température repose sur deux techniques laser complémentaires : (1) la méthode du flash laser, mesure sans contact permettant d'évaluer la réponse thermique d'un échantillon à l'échelle millimétrique ; (2) la microscopie infrarouge, qui permet de cartographier l'élévation de température en surface avec une résolution de quelques dizaines de microns grâce à un faisceau laser focalisé et modulé. Ces deux approches présentent chacune des atouts spécifiques ainsi que certaines limites, justifiant l'exploration de nouvelles voies expérimentales.

L'objectif principal de ce stage s'intègre dans cette démarche générale. Dans un premier temps, une étude bibliographique permettra de dresser l'état de l'art des approches existantes et d'évaluer leur potentiel d'application au cas du combustible nucléaire. La ou les techniques retenues feront ensuite l'objet de simulations numériques, afin de définir et de dimensionner les expériences à mettre en oeuvre. Enfin, une expérimentation sera conduite sur la plateforme CHAUCOLASE de l'Institut Fresnel (Marseille) pour démontrer la faisabilité de la méthode sélectionnée.

Le stage se déroulera dans le cadre d'une collaboration entre le CEA Cadarache et l'Institut Fresnel à Marseille, pilotée au sein de la chaire MATLASE, où se trouvent les installations laser utilisées pour ce projet.