Description du sujet de thèse
Domaine
Sciences pour l'ingénieur
Sujets de thèse
Fissuration sous gradient thermique du combustible lors d'une chauffe laser: corrélation d'images, simulation et adaptation du dispositif expérimental.
Contrat
Thèse
Description de l'offre
Le sujet de cette thèse propose de simuler la fissuration du combustible nucléaire, constitué d'une céramique fragile, le dioxyde d'uranium, au cours d'essais de chauffe laser et de comparer par corrélation d'images résultats numériques et expérimentaux. Cette comparaison permettra d'optimiser le dispositif expérimental pour améliorer la qualité des résultats expérimentaux et aller vers une validation quantitative des modèles d'endommagement à gradient utilisés dans les simulations.
Le point de départ de ces travaux est une campagne de fragmentation de pastilles de dioxyde d'uranium par chauffe laser qui a été menée dans le cadre du doctorat d'Hugo Fuentes[1] réalisée dans l'un des laboratoires expérimentaux du l'Institut de REcherche sur les Systèmes Nucléaires pour la production d'Energie bas carbone (IRESNE) du CEA Cadarache (DEC/SA3E/LAMIR). Cette chauffe permet de reproduire des gradients de température représentatifs des conditions en réacteurs. Pour chaque essai, des films montrant l'évolution des fissures et l'évolution des températures en surface de pastille sont disponibles.
Ces films seront analysés par corrélation d'images [3] grâce à un logiciel interne pour déterminer des conditions aux limites optimales des simulations numériques et extraire les données utiles à la validation des modèles. Les essais seront ensuite modélisés par des modèles d'endommagement à gradient développés dans les thèses de David Siedel et Pedro Nava Soto [2]. En fonction des résultats obtenus, le doctorant pourra optimiser le dispositif et/out l'adapter pour traiter d'autres situations de fonctionnement et mener une nouvelle campagne expérimentale.
Le doctorant sera en interaction forte entre un laboratoire de simulation et un laboratoire expérimental au sein de l'institut IRESNE du CEA Cadarache . Le travail proposé est ouvert et pourra être valorisé par des participations à des conférences nationales ou internationales et l'écriture d'articles scientifiques dans des revues à fort impact.
[1] Fuentes, Hugo, Doualle, Thomas, Colin, Christian, Socié, Adrien, Helfer, Thomas, Gallais, Laurent and Lebon, Frédéric. Numerical and experimental simulation of nuclear fuel fragmentation via laser heating of ceramics. In : Proceeding of top fuel 2024. Grenoble, 29 September 2024.
[2] Nava Soto, Pedro, Fandeur, Olivier, Siedel, David, Helfer, Thomas and Besson, Jacques. Description of thermal shocks using micromorphic damage gradient models. European Solid Mechanics Conference, Lyon. 2025.
[3] Castelier Etienne, Rohmer E., Martin E., Humez B. Utilisation de la dimension temporelle pour ameliorer la
correlation d'images. 20 eme Congres Francais de Mecanique, 2011.
Université / école doctorale
Sciences pour l'Ingénieur : Mécanique, Physique, Micro et Nanoélectronique (SIMPMN)
Localisation du sujet de thèse
Site
Cadarache
Critères candidat
Formation recommandée
Master II en mécanique non linéaire des matériaux ou 3ème année d'écolé d'ingénieur
Demandeur
Disponibilité du poste
01/10/2026
Personne à contacter par le candidat
Helfer Thomas < correo electrónico eliminado por razones de seguridad >
CEA
DES/IRESNE/DEC/LMCP
Batiment 151
Centre de Cadarache
13108 St Paul lez Durance
0442252267
Tuteur / Responsable de thèse
LEJEUNES Stéphane < correo electrónico eliminado por razones de seguridad >
CNRS
Laboratoire de mécanique et d'acoustique
4 impasse Nikola Tesla
CS 40006
13453 Marseille Cedex 13
0484525597
En savoir plus
https://www.linkedin.com/in/thomas-helfer-484298129/
Domaine
Sciences pour l'ingénieur
Sujets de thèse
Fissuration sous gradient thermique du combustible lors d'une chauffe laser: corrélation d'images, simulation et adaptation du dispositif expérimental.
Contrat
Thèse
Description de l'offre
Le sujet de cette thèse propose de simuler la fissuration du combustible nucléaire, constitué d'une céramique fragile, le dioxyde d'uranium, au cours d'essais de chauffe laser et de comparer par corrélation d'images résultats numériques et expérimentaux. Cette comparaison permettra d'optimiser le dispositif expérimental pour améliorer la qualité des résultats expérimentaux et aller vers une validation quantitative des modèles d'endommagement à gradient utilisés dans les simulations.
Le point de départ de ces travaux est une campagne de fragmentation de pastilles de dioxyde d'uranium par chauffe laser qui a été menée dans le cadre du doctorat d'Hugo Fuentes[1] réalisée dans l'un des laboratoires expérimentaux du l'Institut de REcherche sur les Systèmes Nucléaires pour la production d'Energie bas carbone (IRESNE) du CEA Cadarache (DEC/SA3E/LAMIR). Cette chauffe permet de reproduire des gradients de température représentatifs des conditions en réacteurs. Pour chaque essai, des films montrant l'évolution des fissures et l'évolution des températures en surface de pastille sont disponibles.
Ces films seront analysés par corrélation d'images [3] grâce à un logiciel interne pour déterminer des conditions aux limites optimales des simulations numériques et extraire les données utiles à la validation des modèles. Les essais seront ensuite modélisés par des modèles d'endommagement à gradient développés dans les thèses de David Siedel et Pedro Nava Soto [2]. En fonction des résultats obtenus, le doctorant pourra optimiser le dispositif et/out l'adapter pour traiter d'autres situations de fonctionnement et mener une nouvelle campagne expérimentale.
Le doctorant sera en interaction forte entre un laboratoire de simulation et un laboratoire expérimental au sein de l'institut IRESNE du CEA Cadarache . Le travail proposé est ouvert et pourra être valorisé par des participations à des conférences nationales ou internationales et l'écriture d'articles scientifiques dans des revues à fort impact.
[1] Fuentes, Hugo, Doualle, Thomas, Colin, Christian, Socié, Adrien, Helfer, Thomas, Gallais, Laurent and Lebon, Frédéric. Numerical and experimental simulation of nuclear fuel fragmentation via laser heating of ceramics. In : Proceeding of top fuel 2024. Grenoble, 29 September 2024.
[2] Nava Soto, Pedro, Fandeur, Olivier, Siedel, David, Helfer, Thomas and Besson, Jacques. Description of thermal shocks using micromorphic damage gradient models. European Solid Mechanics Conference, Lyon. 2025.
[3] Castelier Etienne, Rohmer E., Martin E., Humez B. Utilisation de la dimension temporelle pour ameliorer la
correlation d'images. 20 eme Congres Francais de Mecanique, 2011.
Université / école doctorale
Sciences pour l'Ingénieur : Mécanique, Physique, Micro et Nanoélectronique (SIMPMN)
Localisation du sujet de thèse
Site
Cadarache
Critères candidat
Formation recommandée
Master II en mécanique non linéaire des matériaux ou 3ème année d'écolé d'ingénieur
Demandeur
Disponibilité du poste
01/10/2026
Personne à contacter par le candidat
Helfer Thomas < correo electrónico eliminado por razones de seguridad >
CEA
DES/IRESNE/DEC/LMCP
Batiment 151
Centre de Cadarache
13108 St Paul lez Durance
0442252267
Tuteur / Responsable de thèse
LEJEUNES Stéphane < correo electrónico eliminado por razones de seguridad >
CNRS
Laboratoire de mécanique et d'acoustique
4 impasse Nikola Tesla
CS 40006
13453 Marseille Cedex 13
0484525597
En savoir plus
https://www.linkedin.com/in/thomas-helfer-484298129/
