Description du sujet de thèse
Domaine
Sciences pour l'ingénieur
Sujets de thèse
Modélisation multiphysique du frittage du combustible nucléaire : effet de l'atmosphère sur la cinétique du retrait
Contrat
Thèse
Description de l'offre
Les combustibles de dioxyde d'uranium (UO2), utilisés dans les centrales nucléaires sont des céramiques, dont le frittage en phase solide est une étape-clé de la fabrication. L'étape de frittage consiste en un traitement thermique sous pression partielle contrôlée de O2 permettant de consolider, densifier le matériau et faire grossir les grains de UO2. Le grossissement des grains induit la densification du matériau (fermeture des pores) et le retrait macroscopique de la pastille. Si le compact (poudre comprimée par pressage avant le frittage) admet de fortes hétérogénéités de densité, une différence de densification dans la pastille peut avoir lieu entraînant un retrait différentiel et l'apparition de défauts. De plus, l'atmosphère de frittage, c'est-à-dire la composition du gaz dans le four, impacte la cinétique de grossissement des grains et donc le retrait de la pastille. Ainsi, une simulation avancée permettrait d'améliorer la compréhension des mécanismes observés ainsi que d'optimiser les cycles de fabrication.
Cette thèse se consacre à la mise en place d'un modèle thermique-chimique-mécanique du frittage pour simuler l'impact de la composition et les propriétés physiques de l'atmosphère sur la densification du combustible à l'échelle de la pastille. Cette échelle nous permettra de considérer les gradients de densité issus du pressage, mais également de prendre en compte la cinétique de diffusion d'oxygène impactant localement la vitesse de densification qui elle-même impactera le processus de transport. Une simulation multiphysique est nécessaire pour simuler le couplage de ces phénomènes.
Ce travail de thèse sera mené au sein du Laboratoire commun MISTRAL (Aix-Marseille Université/CNRS/Centrale Marseille et l'institut IRESNE du CEA-Cadarache). Le doctorant valorisera ses résultats au travers de publications et participations à des congrès et aura acquis de solides compétences qui sont recherchées et valorisables dans un grand nombre de domaines académiques et industriels.
Université / école doctorale
Sciences pour l'Ingénieur : Mécanique, Physique, Micro et Nanoélectronique (SIMPMN)
Aix-Marseille Université
Localisation du sujet de thèse
Site
Cadarache
Critères candidat
Formation recommandée
Ecole d'ingénieur ou Master 2 en mécanique du solide ou en matériaux
Demandeur
Disponibilité du poste
01/02/2026
Personne à contacter par le candidat
Socié Adrien < email deleted for security reasons >
CEA
DES/DEC//LDOP
CEA Centre de Cadarache
DEC/SESC/LDOP
Bât.151
13108 St Paul Lez Durance
04 42 25 27 22
Tuteur / Responsable de thèse
LEJEUNES Stéphane < email deleted for security reasons >
CNRS
Laboratoire de mécanique et d'acoustique
4 impasse Nikola Tesla
CS 40006
13453 Marseille Cedex 13
0484525597
En savoir plus
https://www.researchgate.net/profile/Adrien-Socie
https://www.cea.fr/energies/iresne
Domaine
Sciences pour l'ingénieur
Sujets de thèse
Modélisation multiphysique du frittage du combustible nucléaire : effet de l'atmosphère sur la cinétique du retrait
Contrat
Thèse
Description de l'offre
Les combustibles de dioxyde d'uranium (UO2), utilisés dans les centrales nucléaires sont des céramiques, dont le frittage en phase solide est une étape-clé de la fabrication. L'étape de frittage consiste en un traitement thermique sous pression partielle contrôlée de O2 permettant de consolider, densifier le matériau et faire grossir les grains de UO2. Le grossissement des grains induit la densification du matériau (fermeture des pores) et le retrait macroscopique de la pastille. Si le compact (poudre comprimée par pressage avant le frittage) admet de fortes hétérogénéités de densité, une différence de densification dans la pastille peut avoir lieu entraînant un retrait différentiel et l'apparition de défauts. De plus, l'atmosphère de frittage, c'est-à-dire la composition du gaz dans le four, impacte la cinétique de grossissement des grains et donc le retrait de la pastille. Ainsi, une simulation avancée permettrait d'améliorer la compréhension des mécanismes observés ainsi que d'optimiser les cycles de fabrication.
Cette thèse se consacre à la mise en place d'un modèle thermique-chimique-mécanique du frittage pour simuler l'impact de la composition et les propriétés physiques de l'atmosphère sur la densification du combustible à l'échelle de la pastille. Cette échelle nous permettra de considérer les gradients de densité issus du pressage, mais également de prendre en compte la cinétique de diffusion d'oxygène impactant localement la vitesse de densification qui elle-même impactera le processus de transport. Une simulation multiphysique est nécessaire pour simuler le couplage de ces phénomènes.
Ce travail de thèse sera mené au sein du Laboratoire commun MISTRAL (Aix-Marseille Université/CNRS/Centrale Marseille et l'institut IRESNE du CEA-Cadarache). Le doctorant valorisera ses résultats au travers de publications et participations à des congrès et aura acquis de solides compétences qui sont recherchées et valorisables dans un grand nombre de domaines académiques et industriels.
Université / école doctorale
Sciences pour l'Ingénieur : Mécanique, Physique, Micro et Nanoélectronique (SIMPMN)
Aix-Marseille Université
Localisation du sujet de thèse
Site
Cadarache
Critères candidat
Formation recommandée
Ecole d'ingénieur ou Master 2 en mécanique du solide ou en matériaux
Demandeur
Disponibilité du poste
01/02/2026
Personne à contacter par le candidat
Socié Adrien < email deleted for security reasons >
CEA
DES/DEC//LDOP
CEA Centre de Cadarache
DEC/SESC/LDOP
Bât.151
13108 St Paul Lez Durance
04 42 25 27 22
Tuteur / Responsable de thèse
LEJEUNES Stéphane < email deleted for security reasons >
CNRS
Laboratoire de mécanique et d'acoustique
4 impasse Nikola Tesla
CS 40006
13453 Marseille Cedex 13
0484525597
En savoir plus
https://www.researchgate.net/profile/Adrien-Socie
https://www.cea.fr/energies/iresne
