Description du sujet de thèse
Domaine
Sciences pour l'ingénieur
Sujets de thèse
Ebullition nucléée au sein de substrats poreux : étude du couplage entre la composition du caloporteur et la vaporisation capillaire
Contrat
Thèse
Description de l'offre
Dans la recherche de la meilleure combinaison des énergies décarbonées pour faire face à l'enjeu du changement climatique, l'énergie nucléaire joue un rôle crucial en association avec les énergies renouvelables intermittentes. Dans ce contexte, la performance et la sûreté des réacteurs à eau pressurisés (REP) composant le parc français est un champ de recherche toujours actif et à forte valeur ajoutée.
Dans ces réacteurs, l'établissement d'un régime d'ébullition nucléée sous-refroidie est possible notamment lorsque la température locale du caloporteur devient supérieure à la température de saturation de ce dernier. Cette ébullition à la paroi favorise la formation de dépôts poreux d'oxydes métalliques. Au sein des porosités du dépôt, des germes gazeux peuvent être piégés et permettre l'apparition du phénomène d'ébullition nucléée sur ces surfaces. La vapeur formée selon un mécanisme de wick boiling, ou vaporisation capillaire, s'échappe ensuite par les cheminées du dépôt. La chimie du caloporteur considéré influence non seulement les propriétés thermodynamiques du fluide (température de saturation, chaleur latente), mais surtout ses propriétés interfaciales (tension de surface et angles de mouillage solide/liquide/gaz). Ces propriétés interfaciales contrôlent directement les forces capillaires en jeu dans les dépôts et donc le déclenchement et la dynamique de l'ébullition sous-refroidie. A ce jour, l'influence de la chimie du caloporteur sur le déclenchement et le développement de l'ébullition nucléée sous-refroidie au sein de surfaces chauffantes poreuses reste encore mal comprise. Ainsi, l'objectif de cette thèse est d'étudier de façon systématique l'influence couplée de la composition du caloporteur et de la vaporisation capillaire sur l'ébullition nucléée au sein de substrats poreux chauffés par conduction.
Dans ce travail de thèse, il est proposé de suivre une démarche expérimentale afin d'étudier l'influence de la chimie du caloporteur sur la tension de surface et sur l'angle de contact pour caractériser le mouillage par le fluide de substrats poreux idéalisés. Des essais d'ébullition convective sous-refroidie seront aussi réalisés avec une caractérisation du phénomène par ombroscopie et thermométrie à fibre optique.
La thèse se déroulera au sein des laboratoires de thermohydraulique du cœur et des circuits (LTHC) et de maîtrise de la contamination, de la chimie des caloporteurs et du tritium (LMCT) du CEA IRESNE (Cadarache, France). L'étudiant(e) mènera ses travaux sous la direction du Pr. Benoit Stutz de l'Université Savoie-Mont-Blanc. Lors de ce projet de recherche, le doctorant pourra développer ses compétences dans le domaine de la physico-chimie des interfaces et de la thermohydraulique diphasique, par l'observation, la caractérisation et la modélisation de phénomènes multi-physiques complexes.
Université / école doctorale
Sciences, Ingénierie, Environnement (SIE)
Savoie-Mont-Blanc
Localisation du sujet de thèse
Site
Cadarache
Critères candidat
Formation recommandée
Diplôme d'ingénieur ou Master 2 avec spécialité : énergétique, mécanique des fluides, physico-chimie ou génie des procédés
Demandeur
Disponibilité du poste
01/10/2026
Personne à contacter par le candidat
MARTIN Jimmy < email deleted for security reasons >
CEA
CEA/DES/IRESNE/DTN/STCP/LTHC
CEA Cadarache
CEA/DES/IRESNE/DTN/STCP/LTHC
Bât. 220 - pièce 108
13115 Saint-Paul-lez-Durance
France
+33.4.42.25.63.96
Tuteur / Responsable de thèse
STUTZ Benoit < email deleted for security reasons >
USMB
LOCIE
Campus scientifique Savoie Technolac
Bâtiment Helios
Avenue du Lac Léman
73 376 Le Bourget du Lac
04 79 75 88 14
En savoir plus
https://www.linkedin.com/in/jimmy-martin-cea-iresne/
https://www.cea.fr/energies/iresne
https://www.univ-smb.fr/locie/
Domaine
Sciences pour l'ingénieur
Sujets de thèse
Ebullition nucléée au sein de substrats poreux : étude du couplage entre la composition du caloporteur et la vaporisation capillaire
Contrat
Thèse
Description de l'offre
Dans la recherche de la meilleure combinaison des énergies décarbonées pour faire face à l'enjeu du changement climatique, l'énergie nucléaire joue un rôle crucial en association avec les énergies renouvelables intermittentes. Dans ce contexte, la performance et la sûreté des réacteurs à eau pressurisés (REP) composant le parc français est un champ de recherche toujours actif et à forte valeur ajoutée.
Dans ces réacteurs, l'établissement d'un régime d'ébullition nucléée sous-refroidie est possible notamment lorsque la température locale du caloporteur devient supérieure à la température de saturation de ce dernier. Cette ébullition à la paroi favorise la formation de dépôts poreux d'oxydes métalliques. Au sein des porosités du dépôt, des germes gazeux peuvent être piégés et permettre l'apparition du phénomène d'ébullition nucléée sur ces surfaces. La vapeur formée selon un mécanisme de wick boiling, ou vaporisation capillaire, s'échappe ensuite par les cheminées du dépôt. La chimie du caloporteur considéré influence non seulement les propriétés thermodynamiques du fluide (température de saturation, chaleur latente), mais surtout ses propriétés interfaciales (tension de surface et angles de mouillage solide/liquide/gaz). Ces propriétés interfaciales contrôlent directement les forces capillaires en jeu dans les dépôts et donc le déclenchement et la dynamique de l'ébullition sous-refroidie. A ce jour, l'influence de la chimie du caloporteur sur le déclenchement et le développement de l'ébullition nucléée sous-refroidie au sein de surfaces chauffantes poreuses reste encore mal comprise. Ainsi, l'objectif de cette thèse est d'étudier de façon systématique l'influence couplée de la composition du caloporteur et de la vaporisation capillaire sur l'ébullition nucléée au sein de substrats poreux chauffés par conduction.
Dans ce travail de thèse, il est proposé de suivre une démarche expérimentale afin d'étudier l'influence de la chimie du caloporteur sur la tension de surface et sur l'angle de contact pour caractériser le mouillage par le fluide de substrats poreux idéalisés. Des essais d'ébullition convective sous-refroidie seront aussi réalisés avec une caractérisation du phénomène par ombroscopie et thermométrie à fibre optique.
La thèse se déroulera au sein des laboratoires de thermohydraulique du cœur et des circuits (LTHC) et de maîtrise de la contamination, de la chimie des caloporteurs et du tritium (LMCT) du CEA IRESNE (Cadarache, France). L'étudiant(e) mènera ses travaux sous la direction du Pr. Benoit Stutz de l'Université Savoie-Mont-Blanc. Lors de ce projet de recherche, le doctorant pourra développer ses compétences dans le domaine de la physico-chimie des interfaces et de la thermohydraulique diphasique, par l'observation, la caractérisation et la modélisation de phénomènes multi-physiques complexes.
Université / école doctorale
Sciences, Ingénierie, Environnement (SIE)
Savoie-Mont-Blanc
Localisation du sujet de thèse
Site
Cadarache
Critères candidat
Formation recommandée
Diplôme d'ingénieur ou Master 2 avec spécialité : énergétique, mécanique des fluides, physico-chimie ou génie des procédés
Demandeur
Disponibilité du poste
01/10/2026
Personne à contacter par le candidat
MARTIN Jimmy < email deleted for security reasons >
CEA
CEA/DES/IRESNE/DTN/STCP/LTHC
CEA Cadarache
CEA/DES/IRESNE/DTN/STCP/LTHC
Bât. 220 - pièce 108
13115 Saint-Paul-lez-Durance
France
+33.4.42.25.63.96
Tuteur / Responsable de thèse
STUTZ Benoit < email deleted for security reasons >
USMB
LOCIE
Campus scientifique Savoie Technolac
Bâtiment Helios
Avenue du Lac Léman
73 376 Le Bourget du Lac
04 79 75 88 14
En savoir plus
https://www.linkedin.com/in/jimmy-martin-cea-iresne/
https://www.cea.fr/energies/iresne
https://www.univ-smb.fr/locie/
