Description du sujet de thèse
Domaine
Physique de l'état condensé, chimie et nanosciences
Sujets de thèse
Etude expérimentale de l'évolution de la microstructure et de la microchimie, à l'échelle nanométrique, des alliages de zirconium sous irradiation
Contrat
Thèse
Description de l'offre
Les alliages à base de zirconium sont utilisés comme matériau de gainage du combustible nucléaire pour les réacteurs à eau pressurisée. En effet, les alliages de zirconium présentent une faible section efficace d'absorption des neutrons thermiques et possèdent de bonnes propriétés mécaniques ainsi qu'une grande résistance à la corrosion. Malgré plusieurs décennies de recherche, de nombreuses questions demeurent concernant l'évolution de la microstructure et de la microchimie des alliages de zirconium sous irradiation et leurs conséquences sur les propriétés de ces matériaux en réacteur.
L'irradiation neutronique dans les matériaux cristallins produit des cascades de déplacements qui génèrent de grandes quantités de défauts ponctuels, lacunes et interstitiels, qui s'agglomèrent pour former des amas. De plus, les éléments d'alliage se redistribuent sous irradiation sous l'influence de cette concentration élevée de défauts ponctuels. Dans les alliages Zr1%Nb on note notamment l'apparition sous irradiation d'une grande densité de nano-précipités riches en niobium. Ce phénomène surprenant semble avoir des conséquences importantes sur le comportement en fluage post-irradiation ou bien sur le comportement en corrosion en réacteur.
Ce travail de thèse, principalement expérimental, a en particulier pour objectif de mieux comprendre ce phénomène de précipitation sous irradiation des nano-précipités riches en niobium. Un alliage de zirconium Zr1%Nb sera irradié par des ions, à différentes doses d'irradiation et différentes températures, puis sera caractérisé par deux techniques expérimentales à une échelle très fine : la microscopie électronique en transmission (MET) et la sonde atomique tomographique (SAT). Ces deux techniques permettront d'accéder à la répartition des éléments chimiques dans le matériau à l'échelle atomique ainsi qu'à la caractérisation des amas de défauts ponctuels présents. Grâce à ces analyses microstructurales à l'échelle nanométrique, un scénario sera proposé pour expliquer le mécanisme de précipitation sous irradiation. Ses conséquences sur le comportement macroscopique seront également discutées. Forts de cette meilleure compréhension des mécanismes à l'échelle microscopique, les performances des alliages de zirconium en réacteur pourront être encore améliorées.
Université / école doctorale
Sciences Mécaniques et Energétiques, Matériaux et Géosciences (SMEMaG)
Paris-Saclay
Localisation du sujet de thèse
Site
Saclay
Critères candidat
Formation recommandée
Ecole d'Ingénieur, Master 2, Science des Matériaux, Physique du Solide, Matériaux pour le Nucléaire
Demandeur
Disponibilité du poste
01/10/2026
Personne à contacter par le candidat
Perrin Toinin Jacques < email deleted for security reasons >
CEA
DES/DRMP//LA2M
Service de Recherches en Matériaux et procédés Avancés, CEA-Saclay
01-69-08-21-33
Tuteur / Responsable de thèse
ONIMUS Fabien < email deleted for security reasons >
CEA
DES/DRMP/SRMA/LA2M
Service de Recherches en Matériaux et procédés Avancés, CEA-Saclay
01-69-08-44-29
En savoir plus
https://www.researchgate.net/profile/Jacques-Perrin-Toinin?ev=hdr_xprf
https://www.researchgate.net/profile/Fabien-Onimus
Domaine
Physique de l'état condensé, chimie et nanosciences
Sujets de thèse
Etude expérimentale de l'évolution de la microstructure et de la microchimie, à l'échelle nanométrique, des alliages de zirconium sous irradiation
Contrat
Thèse
Description de l'offre
Les alliages à base de zirconium sont utilisés comme matériau de gainage du combustible nucléaire pour les réacteurs à eau pressurisée. En effet, les alliages de zirconium présentent une faible section efficace d'absorption des neutrons thermiques et possèdent de bonnes propriétés mécaniques ainsi qu'une grande résistance à la corrosion. Malgré plusieurs décennies de recherche, de nombreuses questions demeurent concernant l'évolution de la microstructure et de la microchimie des alliages de zirconium sous irradiation et leurs conséquences sur les propriétés de ces matériaux en réacteur.
L'irradiation neutronique dans les matériaux cristallins produit des cascades de déplacements qui génèrent de grandes quantités de défauts ponctuels, lacunes et interstitiels, qui s'agglomèrent pour former des amas. De plus, les éléments d'alliage se redistribuent sous irradiation sous l'influence de cette concentration élevée de défauts ponctuels. Dans les alliages Zr1%Nb on note notamment l'apparition sous irradiation d'une grande densité de nano-précipités riches en niobium. Ce phénomène surprenant semble avoir des conséquences importantes sur le comportement en fluage post-irradiation ou bien sur le comportement en corrosion en réacteur.
Ce travail de thèse, principalement expérimental, a en particulier pour objectif de mieux comprendre ce phénomène de précipitation sous irradiation des nano-précipités riches en niobium. Un alliage de zirconium Zr1%Nb sera irradié par des ions, à différentes doses d'irradiation et différentes températures, puis sera caractérisé par deux techniques expérimentales à une échelle très fine : la microscopie électronique en transmission (MET) et la sonde atomique tomographique (SAT). Ces deux techniques permettront d'accéder à la répartition des éléments chimiques dans le matériau à l'échelle atomique ainsi qu'à la caractérisation des amas de défauts ponctuels présents. Grâce à ces analyses microstructurales à l'échelle nanométrique, un scénario sera proposé pour expliquer le mécanisme de précipitation sous irradiation. Ses conséquences sur le comportement macroscopique seront également discutées. Forts de cette meilleure compréhension des mécanismes à l'échelle microscopique, les performances des alliages de zirconium en réacteur pourront être encore améliorées.
Université / école doctorale
Sciences Mécaniques et Energétiques, Matériaux et Géosciences (SMEMaG)
Paris-Saclay
Localisation du sujet de thèse
Site
Saclay
Critères candidat
Formation recommandée
Ecole d'Ingénieur, Master 2, Science des Matériaux, Physique du Solide, Matériaux pour le Nucléaire
Demandeur
Disponibilité du poste
01/10/2026
Personne à contacter par le candidat
Perrin Toinin Jacques < email deleted for security reasons >
CEA
DES/DRMP//LA2M
Service de Recherches en Matériaux et procédés Avancés, CEA-Saclay
01-69-08-21-33
Tuteur / Responsable de thèse
ONIMUS Fabien < email deleted for security reasons >
CEA
DES/DRMP/SRMA/LA2M
Service de Recherches en Matériaux et procédés Avancés, CEA-Saclay
01-69-08-44-29
En savoir plus
https://www.researchgate.net/profile/Jacques-Perrin-Toinin?ev=hdr_xprf
https://www.researchgate.net/profile/Fabien-Onimus
