Informations générales
Entité de rattachement
Le CEA est un acteur majeur de la recherche, au service des citoyens, de l'économie et de l'Etat.
Il apporte des solutions concrètes à leurs besoins dans quatre domaines principaux : transition énergétique, transition numérique, technologies pour la médecine du futur, défense et sécurité sur un socle de recherche fondamentale. Le CEA s'engage depuis plus de 75 ans au service de la souveraineté scientifique, technologique et industrielle de la France et de l'Europe pour un présent et un avenir mieux maîtrisés et plus sûrs.
Implanté au cœur des territoires équipés de très grandes infrastructures de recherche, le CEA dispose d'un large éventail de partenaires académiques et industriels en France, en Europe et à l'international.
Les 20 000 collaboratrices et collaborateurs du CEA partagent trois valeurs fondamentales :
• La conscience des responsabilités
• La coopération
• La curiosité
Référence
2024-34167
Description de l'unité
Le Laboratoire du Comportement Mécanique des Matériaux Irradiés (LCMI) réalise des essais mécaniques sur matériaux irradiés (non fissiles), la modélisation, l'identification mais aussi la compréhension de leur comportement et de leur endommagement.
Les lois de comportement ainsi identifiées prennent en compte différents paramètres et en particulier l'effet de l'irradiation. Une fois établies et identifiées, ces lois sont intégrées dans des modules informatiques qui sont ensuite livrés en tant que briques pour les codes aux éléments finis. Cela permet une intégration des données acquises directement réutilisable pour la simulation.
Le Laboratoire est composé d'environ 25 personnes permanentes ainsi que 2 à 4 thésards et des stagiaires.
Nous travaillons principalement dans un cadre français régi par des accords de collaboration (bi ou tripartites) avec EdF, Framatome, IRSN et Défense.
Les matériaux testés sont principalement des alliages métalliques issus des réacteurs industriels et expérimentaux actuels : acier de cuve, aciers inoxydables de structures internes, aciers austéno-ferritiques, alliages de zirconium, alliages d'aluminium.
Description du poste
Domaine
Matériaux, physique du solide
Contrat
Stage
Intitulé de l'offre
Etude de la fissuration différée par hydruration d'un alliage de zirconium H/F
Sujet de stage
La fissuration différée par hydruration (DHC pour Delayed Hydride Cracking en anglais) est un phénomène multi-physique, physico-chimique et thermomécanique de fragilisation par l'hydrogène des alliages de zirconium. Il est étudié dans le cadre de l'entreposage à sec du gainage du combustible des réacteurs à eau pressurisée. Afin d'évaluer le risque d'apparition de ce phénomène, il s'agit de déterminer la ténacité du matériau en DHC, notée K_IDHC.
Durée du contrat (en mois)
6
Description de l'offre
Sous l’effet d’un gradient de contrainte, l’hydrogène en solution solide présent dans le métal diffuse vers une potentielle fissure préexistante ; quand la teneur en hydrogène locale dépasse la limite de solubilité en précipitation du matériau, il précipite sous forme d’hydrures. La zone hydrurée croît au cours du temps, et une rupture fragile locale peut se produire si est atteint pour une taille critique de la zone hydrurée. La fissure se propage alors à une vitesse constante, puis de manière instable et ductile lorsque la valeur du facteur d’intensité des contraintes atteint la ténacité du métal (K_IC).
L’étude nécessite également de comprendre l’influence de plusieurs paramètres et de les discriminer. Pour comprendre les mécanismes moteurs de la DHC, il est nécessaire d’investiguer les caractéristiques d’autres phénomènes tels que la diffusion de l’hydrogène dans les alliages de zirconium, sa précipitation et sa cinétique, la réorientation des hydrures et l’influence de l’historique thermique et des contraintes sur ces phénomènes. L’aspect cinétique représente un enjeu théorique : les essais de ténacité standards ne conviennent pas à l’évaluation de K_IDHC .
Pour cela, une première thèse a été réalisée entre 2020 et 2023 au LCMI. Elle a permis de développer une procédure expérimentale de propagation de fissure en DHC dans l’épaisseur de gaines de combustible nucléaire en Zircaloy-4, ainsi qu’un modèle éléments finis reproduisant le phénomène de DHC lors de ces essais.
Objectifs
Cette offre de stage d’inscrit dans la poursuite de la compréhension du phénomène de DHC. Il s’agit ici d’évaluer la ténacité en DHC d’un autre alliage de zirconium (Zircaloy-2) avec une mise en forme et un chargement mécanique différents. D’autres géométries d’éprouvettes doivent être testées et simulées afin d’évaluer le risque lié à ce phénomène. Le sujet de stage s’organise en 3 parties :
- Caractérisation métallographique des hydrures formés expérimentalement dans des échantillons en Zircaloy-2 chargés en hydrogène
- Etude de la ténacité en DHC à partir d’éprouvettes Compact Tension (CT) normalisées, chargées en hydrogène :
- Détermination expérimentale de la ténacité en DHC du Zircaloy
- Simulation des essais à l’aide du modèle existant, avec et sans propagation de la fissure (zones cohésives).
- Etude de la ténacité en DHC à partir d’éprouvettes Precracked Charpy V-Notch (PCVN) normalisées, chargées en hydrogène :
- Conception d’un montage expérimental permettant la réalisation d’essai sur ce type d’éprouvette.
- Comparaison avec les résultats obtenus sur éprouvettes CT (expérimentaux et numériques).
Moyens / Méthodes / Logiciels
Microscope optique, Machine de traction, SolidWorks, Cast3M, MFront
Profil du candidat
Le.la candidat.e devra avoir suivi une formation orientée vers la mécanique et la science des matériaux. Des appétences pour les applications pratiques requérant un sens physique pertinent seraient appréciées. Des connaissances en physique (diffusion chimique), en éléments finis, et une maîtrise de la mécanique de la rupture seraient un plus. Le.la stagiaire devra être force de proposition.
Ce stage permettra de développer des compétences en mécanique de la rupture (théorie, réalisation d’essais mécaniques et modélisation numérique). Par ailleurs, il permettra d’acquérir une vision globale sur le fonctionnement de la R&D dans un centre d’excellence internationale.
Localisation du poste
Site
Saclay
Localisation du poste
France, Ile-de-France, Essonne (91)
Ville
Gif-sur-Yvette
Critères candidat
Langues
- Français (Courant)
- Anglais (Courant)
Diplôme préparé
Bac+5 - Diplôme École d'ingénieurs
Formation recommandée
Mécanique et Sciences des Matériaux
Possibilité de poursuite en thèse
Oui
Demandeur
Disponibilité du poste
03/03/2025