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Moteur de recherche d'offres d'emploi CEA

Diffusion de la chaleur dans les éléments combustibles des réacteurs de 4ème génération 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

2021-17714  

Description de l'unité

Le Service d'Etudes et de Simulation du comportement des Combustibles (SESC) conçoit, développe et qualifie les combustibles nucléaires (élément combustible et assemblage) constituant le cœur des réacteurs.
Il synthétise et intègre les connaissances acquises sur le comportement des combustibles nucléaires en réacteur et dans l'aval du cycle au sein d'une plateforme de simulation des combustibles (PLEIADES) et des bases de données associées.
Le SESC est composé d'une soixantaine de salariés permanents (essentiellement des ingénieurs) et d'une trentaine de doctorants et salariés en CDD.

Le Laboratoire d'Expertise et de Validation des Applications combustibles multi-filières (LEVA) rassemble les compétences pour accompagner le développement et la qualification de combustibles pour les réacteurs à spectres thermiques et rapides.
Le LEVA mène les études et les expertises pour établir des états de l'art sur la compréhension du comportement du combustible pour toutes les filières et en toutes situations de fonctionnement (normale, incidentelle et accidentelle). Il réalise l'analyse, l'interprétation, la synthèse et la capitalisation dans des bases de données, des résultats acquis lors de programmes expérimentaux menés en réacteur et/ou en cellules de haute activité.
Le LEVA valide les Outils de Calcul Scientifique (OCS) de comportement du combustible de la plate-forme PLEIADES et spécifie les besoins d'évolution de ces codes.

Description du poste

Domaine

Mécanique et thermique

Contrat

Stage

Intitulé de l'offre

Diffusion de la chaleur dans les éléments combustibles des réacteurs de 4ème génération H/F

Sujet de stage

Diffusion de la chaleur dans les éléments combustibles des réacteurs de 4ème génération : Effet des propriétés thermiques des constituants.
Le sujet du stage est de conduire une étude comparative des modèles existants de conductance du jeu pastille-gaine en s'intéressant particulièrement aux mélanges gazeux et à la conductivité thermique de chaque gaz présent dans le jeu. Pour chaque modèle, une évaluation des incertitudes associées aux paramètres d'entrée sera proposée.

Durée du contrat (en mois)

6

Description de l'offre

Les recherches actuelles sur les combustibles de Réacteurs à Neutrons Rapides (RNR) visent à consolider les outils de simulation en vue du déploiement d’une future nouvelle génération de réacteurs (4ème génération). Un des enjeux majeurs de la simulation des éléments combustible est l’évaluation précise des températures, afin d’estimer le risque de fusion du combustible, mais aussi de par son effet sur l’ensemble des mécanismes physiques intervenant sous irradiation. Ce stage propose de réaliser une analyse détaillée des mécanismes de transfert de chaleur dans le combustible RNR, de comparer les modèles associés et enfin de s’intéresser aux incertitudes en résultant.

L'énergie produite dans les pastilles de combustible nucléaire est transférée radialement vers le fluide caloporteur via une fine lame de gaz et une gaine métallique étanche. Les paramètres intervenant dans cette conduction de la chaleur sont donc la conductivité thermique du combustible, celle de la gaine  et la conductance thermique du jeu entre le combustible et la gaine. La faible conductivité thermique de l’oxyde et les puissances de fonctionnement élevées conduisent à un gradient radial de température de plus de 300 K/mm. Dans le cas des combustible RNR, les températures sont si élevées qu’une restructuration du dioxyde d’uranium avec la formation d’un trou central (cf. figure) est observée puis une fermeture du jeu pastille gaine. À la fabrication, ce jeu est rempli d'Hélium, mais, lors de l'irradiation, il va être progressivement « pollué » par les gaz de fission (Xénon et Krypton majoritairement) et la pression de ces gaz va augmenter. L’évaluation de la conductance du jeu a un impact direct sur l’évaluation de la température du combustible.

 Les étapes du stage sont les suivantes :

1/ Analyse des modèles disponibles dans la littérature (notamment internationale) et de leur domaine d'application en répertoriant les bases expérimentales qui ont servi à l'élaboration de ces modèles.

2/ Evaluation des incertitudes associées à ces modèles.

3/ Proposition et intégration d’un modèle de référence pour les codes de performance du combustible

4/ Etude comparative sur 1 ou 2 cas d’expériences d’irradiation.

Moyens / Méthodes / Logiciels

Outils de calcul GERMINAL V3, plateforme de simulation PLEIADES, serveurs LINUX

Profil du candidat

Le candidat est en cursus de formation de niveau Master2 en université ou en école d’ingénieur, dans les domaines suivants : matériau, modélisation.

Localisation du poste

Site

Cadarache

Localisation du poste

France, Provence-Côte d'Azur, Bouches du Rhône (13)

Ville

Saint-Paul-les-Durance

Critères candidat

Langues

Anglais (Courant)

Diplôme préparé

Bac+5 - Diplôme École d'ingénieurs

Formation recommandée

Matériau et modélisation

Possibilité de poursuite en thèse

Oui

Demandeur

Disponibilité du poste

01/10/2021