Dans les réacteurs nucléaires, le combustible est composé de pastilles de dioxyde d'uranium (UO₂) empilées dans des gaines en alliage de zirconium. Ces pastilles doivent être capables de résister à des températures élevées. 

Une voie d’amélioration est l’augmentation de la conductivité thermique de la pastille par introduction d’une phase secondaire de conductivité thermique élevée. Dans le cas où cette phase secondaire est métallique, le combustible composite est appelé CERMET (Céramique-Métal). 

Ce stage contribuera au développement d’un type de combustibles nucléaires avancés, dits CERMET microcellulaires, pour lesquels la phase métallique se présente sous la forme d’un réseau entourant des granulés d’UO2.

Objectifs du stage :

• Pilotage de la microstructure 

Au cours de ce stage, vous étudierez l’influence des paramètres de fabrication sur la microstructure des échantillons. En particulier, vous rechercherez une continuité du réseau métallique et une densité finale satisfaisantes des composites après frittage.

• Optimisation des propriétés thermiques

La performance des objets sera estimée par la mesure de leur conductivité thermique. Les valeurs obtenues seront ensuite comparées aux données de la littérature et de la modélisation.

Missions principales :

• Contribution à la construction d’une démarche expérimentale en s’appuyant sur la littérature scientifique et les résultats du laboratoire. 

• Fabrication d’échantillons CERMET depuis le mélange et le broyage des poudres jusqu’au frittage de pastilles d’UO₂ incluant une phase métallique.

• Caractérisation de la microstructure et des propriétés des échantillons : par microscopie optique et électronique d’une part, et via des mesures de la diffusivité thermique d’autre part (Méthode flash).

• Analyse et Interprétation des résultats obtenus en lien avec les modélisateurs du Service d’Etude et Simulation du Combustibles.

Apport du stage pour le/la candidat(e) :

Durant ce stage, vous serez accueilli(e) sur le centre CEA de Cadarache, au sein du Service d’Analyses, d’Elaboration, d’Expérimentations et d’Examens (SA3E) du Département d’Etude des Combustibles (DEC).

Vous acquerrez durant ce travail des compétences dans la fabrication et la caractérisation de matériaux innovants, en particulier dans le domaine des céramiques pour l’industrie nucléaire. Vous serez également capable d’utiliser différents outils de caractérisation d’une céramique, allant jusqu’à l’analyse microstructurale fine de l’objet final.

Ce stage se déroulant dans une Installation classée pour la protection de l'environnement, vous serez également familiarisé(e) avec une pratique de travail en laboratoire mettant en œuvre des matières nucléaires.

Le sujet fait ainsi appel à de multiples compétences techniques directement valorisables dans des domaines variés de l’industrie ou de la recherche (énergie, micro-électronique, industries chimique et pharmaceutique).

Etudiant(e) en École d’ingénieurs ou Master 2 en physico-chimie ou étude des matériaux vous recherchez un stage de 4 à 6 mois.

Doté(e) d'un goût prononcé pour l'expérimental, vous disposez de compétences dans le domaine des matériaux, de leur synthèse à leur caractérisation.

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