Stage - Rôle de la Vitesse de Déformation sur un Transitoire Thermique Rapide du Combustible Nucléaire 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.

Le LAMIR réalise des expériences pour simuler des transitoires de puissance rapides représentatifs de scenarii accidentels sur du combustible nucléaire. Pour interpréter ces expériences, une modélisation de l'historique thermomécanique de l'échantillon est nécessaire. Cependant, les outils de modélisation thermomécanique qui se basent sur un chainage des modèles thermiques et mécaniques ne permettent pas de rendre compte de certains historiques thermiques observés lors de chauffage laser rapides. C'est pourquoi on a développé une nouvelle approche théorique basée sur la Thermodynamique des Processus Irréversibles. Cette approche a mis en évidence l'existence un terme de couplage supplémentaire qui n'étaient pas pris en compte jusqu'à présent, et qui lie vitesse de déformation mécanique avec gradient de température.

L'objectif du stage est de poursuivre l'analyse du couplage thermomécanique en TPI pour évaluer sa pertinence dans des situations représentatives du fonctionnement du combustible nucléaire.

Pour atteindre cet objectif, le stagiaire devra réaliser un travail en deux étapes.

La première partie du stage consistera en l'identification des termes de couplage et leur évaluation quantitative. Pour ce faire, on considérera différentes configurations simplifiées desquelles on déduira une expression analytique de ces coefficients de couplage, en fonction des grandeurs physiques du matériau étudié. Une évaluation de ces coefficients de couplage sera effectuée au moyen de ces expressions analytiques.

La seconde partie du stage consistera à évaluer l'impact effectif de ces coefficients de couplage dans des situations réelles. Pour cela, on s'appuiera sur des expériences de chauffage laser rapide réalisées au LAMIR sur des échantillons de combustible UO2 non irradié. Il faudra conceptualiser ces expériences dans le formalisme de la TPI, puis en proposer une modélisation numérique aussi simplifiée que possible pour interpréter les résultats en fonction des coefficients de couplage. Dans un deuxième temps on s'intéressera à des situations en réacteur nucléaire. Un scenario de transitoire rapide sera lui aussi conceptualisé avec le formalisme de la TPI. On évaluera comment la prise en compte du couplage thermomécanique en TPI est susceptible d'altérer les résultats obtenus avec une modélisation utilisant un couplage thermomécanique faible.