L'irradiation en réacteur nucléaire constitue une intense agression chimique pour le matériau combustible (oxyde d'uranium, UO2) car les atomes issus de la fission de l'uranium peuvent avoir une forte réactivité. En effet, au cours du temps, ces atomes ont tendance, en moyenne, à modifier fortement le potentiel chimique de l'oxygène dans le matériau et à y provoquer la précipitation de nouvelles phases solides. Cette dérive inexorable du potentiel d'oxygène modifie également les propriétés thermocinétiques de l'ensemble des constituants de ce matériau, et notamment celles des gaz de fission (xénon, krypton), responsables du gonflement du combustible en situation accidentelle. Du point de vue scientifique on dispose d'outils de simulation pour traiter les deux phénomènes (dérive du potentiel d'oxygène, évolution du comportement des gaz et des bulles de gaz en fonction du potentiel d'oxygène). En revanche ces deux outils ne sont pas couplés pour le moment.

L’objectif du stage est donc de coupler les deux programmes pour rendre possible la simulation directe du comportement en réacteur nucléaire des gaz et des bulles, en tenant compte de l’évolution chimique du combustible.

Programme de travail

• Prise main de chacun des codes et compréhension de la physique qu’ils représentent
• Etude des possibilités techniques de couplage des codes, proposition d’options
• Développement de l’option choisie (y compris développement en fortran dans le code de comportement des gaz)
• Définition de cas tests pour ce nouvel outil et réalisation des tests
• Utilisation de l’outil pour l’étude de quelques situations réelles

Le stage proposé prend place dans un large programme de développement d’une plateforme (PLEIADES) de simulation du combustible nucléaire regroupant dans un unique environnement tous les modèles correspondant à l’ensemble des phénomènes décrivant le comportement du combustible (mécanique, physicochimie, thermodynamique, neutronique). Pour alimenter cette plateforme en paramètres matériaux, le laboratoire d’accueil mène également un programme multiéchelle de recherche amont visant à déterminer ces paramètres, à partir de calculs atomistiques et de simulations à plus grande échelle. Cet environnement riche, tant du point de vue de la physique que du génie logiciel, offre l’opportunité de découvrir un large panel de métiers de l’informatique et de la simulation en physique.

Spécialité du diplômé préparée : Physique numérique,

Science des matériaux, Informatique.

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