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Moteur de recherche d'offres d'emploi CEA

Etude d'un concept innovant de réacteur nucléaire par simulations atomiques d'un mélange de sels fondus


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

2021-18777-S0581  

Description de l'unité

Le stage est proposé au sein du Département d'Etudes des Combustibles (DEC), rattaché à l'institut IRESNE (Institut de recherche sur les systèmes nucléaires pour la production d'énergie bas carbone) de la Direction des Energies (DES) du CEA. Ce département mène une activité centrée autour du combustible nucléaire dans l'objectif d'accroître les performances et la sûreté des réacteurs actuels et de développer les combustibles nucléaires des réacteurs du futur. Il a pour mission d'acquérir, d'intégrer et capitaliser les connaissances relatives à la conception, à la fabrication, à la caractérisation et à l'étude du comportement des éléments combustibles nucléaires en réacteur. Ses activités associent simulation numérique/modélisation et expérimentation. Le DEC est composé de trois services, le Service d'Etudes et de Simulation du comportement des Combustibles, le Service d'Analyses, d'Élaboration, d'Expérimentations et d'Examens des combustibles et le Service d'Exploitation et de Traitements des Combustibles. Il rassemble environ 250 ingénieurs, chercheurs et techniciens et accueille d'une cinquantaine de stagiaires de masters, écoles d'ingénieurs ou DUT. Il accueille également des doctorants, post-doctorants et des apprentis. Il entretient de nombreuses collaborations avec des partenaires industriels, des laboratoires académiques (universités, CNRS) que ce soit au niveau national ou international.

Description du poste

Domaine

Physique de l'état condensé, chimie et nanosciences

Contrat

Stage

Intitulé de l'offre

Etude d'un concept innovant de réacteur nucléaire par simulations atomiques d'un mélange de sels fondus

Sujet de stage

Etude d'un concept innovant de réacteur nucléaire : calculs des propriétés physico-chimiques d'un mélange de sels fondus par simulations à l'échelle des atomes

Durée du contrat (en mois)

6 mois (possibilité alternance 12 mois) mois

Description de l'offre

Le réacteur rapide à sels fondus[1] fait l’objet depuis plusieurs années d’un regain d’intérêt. Sa souplesse d’utilisation et ses qualités de sûreté le rendent très attractif en particulier pour la transmutation des noyaux de certains actinides (plutonium ou déchets nucléaires). Il permettrait de réduire la quantité de matières nucléaires stockées tout en produisant une énergie décarbonée bon marché. Dans ce concept très original, le combustible nucléaire (uranium ou plutonium) est dissous dans un sel fondu (ex. NaCl ou LiF à haute température). Ce fluide constitue en même temps le combustible et le caloporteur. De tels prototypes ont fonctionné avec succès dans les années 1960. Cependant, avant de disposer d’installations industrielles, il reste à résoudre de nombreuses questions scientifiques et technologiques très originales et innovantes, compte tenu de la rupture importante que ce concept provoque par rapport à l’existant (réacteurs à combustible solide et caloporteur eau ou sodium).
Le CEA étudie une variante de réacteur à sels fondus brûleur d’Américium. Le dimensionnement d’un tel réacteur repose sur les propriétés physico-chimiques du mélange salin (Na,Mg,Pu,Am)Cl ; or les chlorures d’actinides (et a fortiori d’Américium) sont mal connus et les expériences pour les caractériser coûteuses et difficiles. Pour accompagner et optimiser les mesures de ces propriétés, le CEA compte utiliser la simulation à l’échelle atomique : une thèse sur ce sujet démarrera ainsi en 2022. Le stage proposé prévoit, en amont de la thèse, de réaliser les premiers calculs de dynamique moléculaire classique sur ces systèmes.
-Une étude bibliographique permettra de recueillir l’état de l’art sur les potentiels d’interactions connus. Les données manquantes (Américium) feront dans un premier temps l’objet d’une étude paramétrique.
-Ce modèle atomistique sera utilisé pour calculer diverses propriétés du liquide (densité, conductivité thermique, viscosité, enthalpies molaires partielles…).
-Après cette première application et selon les possibilités, le stagiaire pourra s’attacher à optimiser les potentiels d’interaction de l’Am à partir des calculs ab initio[2].
Les études sur les sels fondus au CEA se développent dans le cadre d’un projet pluridisciplinaire en plein essor facilitant les interactions avec des spécialistes de domaines très variés ; elles sont fortement couplées à la recherche internationale. Les sels fondus intéressent, également dans le cadre du développement durable, le domaine du stockage de l’énergie thermique. La situation d’ensemble du thème « sels fondus » rend donc le stage particulièrement attractif pour un candidat attiré par les études et recherches d’un haut niveau technique visant des applications ambitieuses.
Pour aller plus loin :
[1] https://fr.wikipedia.org/wiki/Réacteur_nucléaire_à_sels_fondus
[2] M. Salanne et al., Theor Chem Acc (2012) 131:1143 (équipe universitaire avec laquelle le stagiaire collaborera)

Profil du candidat

Chimie Théorique, Physique numérique, Physique de la matière condensée
Code de dynamique moléculaire
Code de DFT

Master 2

Localisation du poste

Site

Cadarache

Localisation du poste

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

Ville

Saint-Paul-Les-Durance

Demandeur

Disponibilité du poste

03/01/2022