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Moteur de recherche d'offres d'emploi CEA

Développement d'un dispositif ultrasonore pour le suivi d'essais mécaniques H/F


Détail de l'offre

Informations générales

Entité de rattachement

Le Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA) est un organisme public de recherche.

Acteur majeur de la recherche, du développement et de l'innovation, le CEA intervient dans le cadre de ses quatre missions :
. la défense et la sécurité
. l'énergie nucléaire (fission et fusion)
. la recherche technologique pour l'industrie
. la recherche fondamentale (sciences de la matière et sciences de la vie).

Avec ses 16000 salariés -techniciens, ingénieurs, chercheurs, et personnel en soutien à la recherche- le CEA participe à de nombreux projets de collaboration aux côtés de ses partenaires académiques et industriels.  

Référence

2022-22143  

Description du poste

Domaine

Sciences pour l'ingénieur

Contrat

Alternance

Durée du contrat (en mois)

36

Description de l'offre

Contexte :

Dans l’optique d’améliorer continuellement la sûreté des installations nucléaires et faisant notamment suite à l’accident de Fukushima-Daiichi, des études sont conduites pour développer et qualifier des nouveaux matériaux de gainage de combustible nucléaire pour les réacteurs à eau pressurisée (REP). Dans un REP, les pastilles de combustible sont empilées dans des milliers de gaines tubulaires métalliques qui constituent la première barrière de confinement du combustible et des produits de fission. Ces gaines en alliages de zirconium peuvent réagir avec l’eau dans le réacteur, ce qui conduit à la production d’hydrogène. Une fraction de l’hydrogène est absorbée dans la gaine et peut la fragiliser. Pour inhiber cette réaction et la production d’hydrogène, en particulier en conditions incidentelles et accidentelles, des gaines en base de zirconium avec un revêtement en chrome ont été développées. Afin d’étudier la fissuration du revêtement en chrome et l’adhérence au tube de gainage, le Service d’Etudes des Matériaux Irradiés (SEMI) a conçu, qualifié et mis en place des essais mécaniques qui reproduisent le chargement mécanique vu par la gaine en réacteur. A ce jour, l’analyse de la résistance à la fissuration du revêtement est réalisée par des observations au microscope électronique à balayage (MEB) en fin d’essai. Malheureusement, cette méthode ne permet pas la détection d’un seuil de fissuration en fonction du chargement mécanique, et une nouvelle méthode de détection de l’amorçage des fissures doit être développée.

Objectif :

Vous développerez et qualifierez la détection in-situ de la fissuration du revêtement par émission acoustique lors de l’essai mécanique en conditions représentatives du réacteur. L’émission acoustique consiste en la détection de signaux ultrasonores émis lors du relâchement des contraintes dans la pièce, ici la fissuration. La difficulté est de réussir à instrumenter l’essai pour capter ces ondes malgré l’environnement difficile (faible accessibilité, à terme haute température) et bruyant.

En plus du choix des capteurs et de l’électronique les mieux adaptés, des techniques de traitement du signal et de machine learning permettront d’extraire l’information utile à l’analyse de l’essai des acquisitions. Les essais ainsi menés permettront de déterminer la faisabilité de la méthode en conditions sévères. Ces développements pourront être étendus à différents types de gainage innovant et la stratégie d’instrumentation ainsi que les traitements des signaux développés seront par ailleurs transposables à d’autres applications de l’émission acoustique tels que des suivis en milieu chaud ou bruyant.

Profil du candidat

La mise en œuvre de ce dispositif nécessite des développements associant des problématiques pour la réalisation de l’essai mécanique en conditions sévères, d’acquisition des signaux acoustique et des algorithmes de traitement du signal pour détecter la fissuration pendant l’essai. Le programme proposé est réparti en trois étapes pouvant correspondre aux années universitaires

 

E1. Qualification des capteurs et systèmes associés pour une instrumentation à température ambiante

Après une phase d’acquisition de connaissances sur la mécanique des matériaux et l’instrumentation associée ainsi que sur l’acoustique, l’étudiant devra participer aux tests et à la qualification des différents capteurs et systèmes associés identifiés pour une instrumentation en différents points de l’essai. Il devra adapter la mise en place des capteurs et système associés aux contraintes géométrique du dispositif d’essai. Des essais à température ambiante seront réalisés en utilisant le dispositif d’émission acoustique en cette étape.

 

E2. Développement d’un algorithme de traitement du signal acoustique pour détecter la fissuration

Grâce aux techniques de traitement du signal et de machine learning, notamment classification, l’étudiant devra développer un algorithme pour éliminer au maximum le bruit dans la mesure et séparer les différents événements acquis. L’analyse des différentes classes et de leurs caractéristiques acoustiques permettra enfin de déterminer la nature de l’événement physique à l’origine de l’émission (fissuration, frottement, etc.).

 

E3. Transfert du dispositif qualifié en E1 et de l’algorithme développé en E2 pour des essais en température (~350°C - température de fonctionnement nominal en réacteur)

En cette étape, l’étudiant devra participer à la réalisation des essais à 350°C en utilisant le dispositif d’émission acoustique. Il utilisera l’algorithme développé pour analyser la fissuration pendant l’essai. Le potentiel impact des gradients de température sur la mesure devra être étudié.

 

Le sujet proposé ici est donc transverse, alliant des compétences en ultrasons, traitement du signal et science des données (IA/ Machine Learning) mais aussi en mécanique et en instrumentation.

Vous devrez donc avoir un bon bagage scientifique général et être ouvert à ces différents domaines de la physique et des mathématiques.

Vous devrez par ailleurs réaliser des expériences et traiter les données informatiquement (python par exemple).

Localisation du poste

Site

Saclay

Localisation du poste

France, Ile-de-France, Essonne (91)

Ville

Saclay

Critères candidat

Diplôme préparé

Bac+5 - Diplôme École d'ingénieurs

Demandeur

Disponibilité du poste

01/09/2022