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STAGIAIRE - Simulation d'écoulement de verre fondu dans un procédé de vitrification H/F


Détail de l'offre

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

2023-28274  

Description de l'unité

Le Département de recherche sur les Procédés et Matériaux pour les Environnements complexes (DPME) assure les développements procédés et technologiques pour l'enrichissement de l'uranium, le traitement et le conditionnement des déchets, la R&D en assainissement et démantèlement des installations nucléaires en arrêt de production.
Le Service d'Etudes et Intégration des Procédés (SEIP) est en charge des études suivantes :

- Développement des procédés de vitrification et procédés thermiques nouveaux ;
- Formulation des matrices de confinement ;
- Etude du comportement des matrices de conditionnement et du combustible usé ;
- Valorisation des compétences dans le domaine non nucléaire.

Le Laboratoire de Développement des Procédés de Vitrification (LDPV) est un laboratoire de R&D d'une vingtaine d'agents. Le LDPV a pour mission de concevoir, développer et exploiter des prototypes de vitrification de déchets radioactifs. La R&D s'étend de la modélisation, conception d'équipement jusqu'aux phases de qualification et d'expertise du fonctionnement des procédés industriels de vitrification

Description du poste

Domaine

Thermohydraulique et mécanique des fluides

Contrat

Stage

Intitulé de l'offre

STAGIAIRE - Simulation d'écoulement de verre fondu dans un procédé de vitrification H/F

Sujet de stage

Amélioration de la prise en compte de la rhéologie dans les simulations d'écoulement de verre fondu dans un procédé de vitrification.

Durée du contrat (en mois)

6

Description de l'offre

La vitrification des déchets nucléaires issus du retraitement des combustibles usés des centrales EDF est réalisée, en partie, dans un four dit creuset froid inductif à 1200°C. Le verre est chauffé par induction directe et agité mécaniquement afin d’assurer une bonne homogénéité thermique et chimique. Il est ensuite coulé dans un conteneur destiné à l’entreposage.

Des travaux de simulation numérique sur les aspects thermiques, mécanique des fluides et chauffage par induction des fours de vitrification sont réalisés depuis une dizaine d’années [1] avec le logiciel Ansys-Fluent.

Le caractère non-Newtonien (rhéofluidifiant) des verres nucléaires est provoqué par la présence de particules métalliques insolubles dans le verre. Ce phénomène est connu depuis les années 1990 mais ce n’est que très récemment [2] qu’une série de mesures rhéologiques précises a permis de quantifier leur caractère thixotrope, c’est-à-dire la dépendance temporelle de la viscosité apparente.

Si la modélisation mathématique du caractère thixotrope a donné lieu à de nombreuses études dans la littérature [3], l'approche microstructurelle indirecte où la structure est décrite par un paramètre scalaire obéissant à une loi cinétique semble la plus adaptée à notre description [4]. Cette approche permet en outre d’être intégrée aux simulations CFD à l’échelle procédé assez facilement.

Les travaux de stage consisteront à adapter un modèle de thixotropie aux données issues des mesures les plus récentes déjà en notre possession, puis d’intégrer ce modèle dans les simulations Ansys-Fluent dans des cas d’exemple d’écoulement de verre fondu. 

Le début effectif du stage au CEA est prévu au mois de mars 2024.

Références


[1] Barba Rossa, Thèse de doctorat, Modélisation multiphysique de l’élaboration de verre en creuset froid, 2018, https://www.theses.fr/2017GREAI050


[2] Pereira Machado, N.M., Neyret, M., Lemaître, C. et al. Thixotropic behavior of a glass melt of nuclear interest containing platinum group metal particles. Rheol Acta (2022). https://doi.org/10.1007/s00397-022-01372-x


 [3] Mujumdar, A.; Beris, A. N. & Metzner, A. B. Transient phenomena in thixotropic systems Journal of Non-Newtonian Fluid Mechanics, 2002, 102, 157 - 178  https://doi.org/10.1016/S0377-0257(01)00176-8


 [4] Derksen, J. Simulations of thixotropic liquids Applied Mathematical Modelling, 2011, 35, 1656 - 1665  https://doi.org/10.1016/j.apm.201

 

Moyens / Méthodes / Logiciels

ANSYS-FLUENT

Profil du candidat

Le profil requis est celui d’un Mastère 2 ou d’une dernière année d’école d’ingénieur issu d’un cursus de modélisation en mécanique des fluides, thermique et procédé.

 

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Le CEA est un acteur engagé dans l’accueil, l’insertion et le maintien dans l’emploi des salariés en situation de handicap. Ainsi, si vous le souhaitez, vous pouvez également joindre tous documents justifiants de votre situation de handicap (RQTH, carte mobilité inclusion, pension d’invalidité, etc).

Localisation du poste

Site

Marcoule

Localisation du poste

France, Occitanie, Gard (30)

Ville

Bagnols-Sur-Cèze

Critères candidat

Langues

Français (Courant)

Diplôme préparé

Bac+5 - Diplôme École d'ingénieurs

Formation recommandée

Cursus de modélisation en mécanique des fluides, thermique et procédé

Demandeur

Disponibilité du poste

04/03/2024