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
2024-32936
Description de l'unité
Le DEC réalise la R&D sur le combustible des réacteurs nucléaires regroupant des compétences uniques en réalisation d'essais caractérisant le comportement du combustible en conditions normales ou accidentelles par des essais en laboratoires chauds ou plus intégrés dans des réacteurs de recherche, associés étroitement avec la simulation numérique par des modèles multiéchelles, multiphysiques et multifilières.
Les outils de calcul scientifique nécessaires à l'étude du comportement des combustibles sont développés au sein du Service d'Etudes et de Simulation du comportement des Combustibles (SESC) et capitalisés dans la plateforme numérique PLEIADES. Ces outils contiennent des lois et des modèles simplifiés permettant d'accéder à des temps de calcul raisonnables.
Le Laboratoire de Modélisation du Comportement des Combustibles (LM2C) a pour missions principales : d'apporter les éléments justifiant les simplifications utilisées dans les applications de PLEIADES ; d'intégrer l'approche multiéchelle des calculs atomistiques jusqu'à la représentation mésoscopique dans les calculs à l'échelle de la microstructure ; de simuler par des calculs de l'échelle atomique à l'échelle du grain les matériaux combustibles pour accéder à leurs propriétés ; de dimensionner les expériences analytiques et les interpréter en liaison avec les laboratoires réalisant les expérimentations ; de développer les approches thermochimiques nécessaires à la compréhension du comportement du combustible.
Description du poste
Domaine
Matériaux, physique du solide
Contrat
Stage
Intitulé de l'offre
Stage - Modélisation en dynamique moléculaire de la diffusion des gaz dans les combustibles nucléaires
Sujet de stage
Ce stage propose de simuler la diffusion à l'échelle atomique des gaz de fission dans les combustibles nucléaires pour calculer les paramètres qui alimentent les modèles de comportement à l'échelle micro- et macroscopique.
Des nouveaux potentiels interatomiques de type machine learning offrent une précision accrue, permettant une caractérisation plus fidèle des propriétés complexes des matériaux qui sont ensuite transmises aux échelles de modélisation supérieures.
Durée du contrat (en mois)
6
Description de l'offre
Contexte
Les combustibles nucléaires, tels que l’oxyde d’uranium (UO2) et les oxydes mixtes d’actinides, sont essentiels au bon fonctionnement des réacteurs nucléaires. Une compréhension approfondie de leur comportement est primordiale pour optimiser la sécurité et l’efficacité des installations nucléaires actuelles et futures.
Un point important à considérer est la génération de gaz de fission au sein de la structure solide du combustible. Ces gaz, à faible solubilité, engendrent la formation de bulles nanométriques. Ce réseau de bulles à l’échelle des grains influence de manière significative les propriétés physiques du combustible.
La simulation numérique multiéchelle joue un rôle complémentaire à la caractérisation expérimentale, en permettant de comprendre les phénomènes sous-jacents l’évolution des propriétés physiques et structurelles, et de prendre en compte l'impact des hétérogénéités de la microstructure, telles que les joints de grain ou les dislocations.
Objectifs du stage
Vous contribuez à la modélisation de la diffusion des gaz de fission à l’échelle de la microstructure des combustibles. Vous obtiendrez des coefficients de diffusion qui alimenteront les modèles de comportement du combustible basés entre autre sur la méthode du champ de phase, contribuant ainsi à une meilleure compréhension de la dynamique des gaz de fission.
Les missions
- Prendre en main les outils de simulation de dynamique moléculaire (DM) et les potentiels interatomiques machine learning (ML) développés au laboratoire.
- Réaliser des simulations DM de diffusion des gaz de fission intra-grain et le long des joints de grain, en utilisant un potentiel ML et un potentiel empirique.
- Analyser les résultats des simulations et comparer les coefficients de diffusion obtenus entre les deux potentiels et avec la littérature.
- Collaborer avec l’équipe pour implémenter les coefficients de diffusion obtenus dans les codes de champ de phase.
Compétences à acquérir
-Expertise en dynamique moléculaire et utilisation de potentiels ML.
-Compréhension approfondie des mécanismes de diffusion des gaz de fission dans les combustibles.
-Capacité à analyser critiquement les résultats de simulations et à les intégrer dans des modèles mésoscopiques.
-Développement d’une approche scientifique rigoureuse appliquée à des enjeux énergétiques et environnementaux majeurs.
Ce stage offre l’opportunité de contribuer à l’avancement des connaissances sur le comportement des combustibles nucléaires, tout en développant une expertise dans la réalisation et la gestion de simulations numériques complexes en physique des matériaux sur des supercalculateurs.
Moyens / Méthodes / Logiciels
Dynamique moléculaire, potentiels interatomiques machine learning, LAMMPS
Profil du candidat
Vous préparez un Bac+5 (Diplôme École d'Ingénieurs ou équivalents) en Physique du solide ; Physique numérique ; Science des matériaux.
Vous avez de solides connaissances en physique du solide ou science des matériaux, avec un fort intérêt pour les simulations numériques et l'informatique ainsi qu' une appétence pour la recherche appliquée.
Adressez-nous votre candidature pour rejoindre l'équipe et contribuer aux
projets structurants et innovants du CEA !
Conformément aux engagements pris par le CEA en faveur de l’intégration des personnes en situation d’handicap, cet emploi est ouvert à toutes et à tous. Le CEA propose des aménagements et/ou des possibilités d'organisation.
Localisation du poste
Site
Cadarache
Localisation du poste
France, Provence-Côte d'Azur, Bouches du Rhône (13)
Ville
Saint Paul lez Durance
Critères candidat
Diplôme préparé
Bac+5 - Diplôme École d'ingénieurs
Formation recommandée
Physique du solide ; Physique numérique ; Science des matériaux
Possibilité de poursuite en thèse
Oui
Demandeur
Disponibilité du poste
01/02/2025