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
2023-29020
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 les combustibles de l'amont (fabrication), au comportement sous irradiation et à l'aval du cycle (entreposage). Il a en charge le développement de la plateforme logiciel PLEIADES de simulation des combustibles et des bases de données associées. Il est composé d'environ 80 permanents (essentiellement des ingénieurs) et d'une trentaine de doctorants et salariés en CDD.
Le Laboratoire des Méthodes numériques et des Composants Physiques de PLEIADES (LMCP) développe les modèles physiques, les méthodes numériques, et les composants nécessaires aux outils de calculs de la plateforme PLEIADES, pour traiter les comportements multiphysiques et multiéchelles des combustibles. Le laboratoire développe, valide et intègre les modèles physiques et lois de comportement dans les composants en y associant la démarche d'assurance qualité nécessaire. Il simule, dimensionne et interprète, avec les composants, des expériences analytiques en liaison avec les laboratoires réalisant les expérimentations.
Description du poste
Domaine
Matériaux, physique du solide
Contrat
Stage
Intitulé de l'offre
Prototypage de la simulation d’un broyeur à boulets par une méthode sans maillage H/F
Sujet de stage
Dans le cadre de ce stage, l’étude s’applique au procédé de fabrication des combustibles nucléaires obtenus à partir d’une poudre d’uranium et d’une poudre de plutonium mélangées dans un tambour tournant. La compréhension des phénomènes physiques et l’optimisation du temps de mélange des poudres nécessaire pour obtenir une bonne homogénéité constituent un enjeu majeur qui permettra de réduire le coût de l’opération. Ce stage a pour objectif de mettre en place un prototype de simulation du mélangeur comme modèle simplifié du broyeur à boulets par une méthode de type SPH ou MPM.
Durée du contrat (en mois)
6
Description de l'offre
Ce stage s’inscrit dans un projet dédié à la construction d’un jumeau numérique du procédé de broyage/mélange. Un post-doctorant met actuellement en place une expérience instrumentée sur matériaux modèles pour générer une base de données pertinentes. Un doctorant développe une méthode d’assimilation de données afin de mettre à jour un modèle particulaire à partir de données réelles. Les outils de calcul scientifique développés actuellement pour modéliser le procédé sont basés sur la méthode des éléments discrets (DEM, Discrete Element Method), et sont limités par le nombre de particules considérées lors d’une simulation.
Afin d’envisager un passage à l’échelle industrielle, des méthodes de simulation alternatives doivent être considérées, comme la méthode hydrodynamique des particules lissées (SPH, Smoothed Particles Hydrodynamics) ou la Méthode des Points Matériels (MPM, Material Point Method). Ces techniques permettent la résolution du problème mécanique à une échelle mésoscopique, et offrent une grande flexibilité pour traiter des problèmes de grandes transformations tout en respectant les équations de la mécanique des milieux continus. De plus, elles ont l’avantage d’offrir un cadre approprié à la mise à jour des grandeurs cinématiques dans le cadre de l’assimilation de données. Néanmoins, comme toute méthode en mécanique des milieux continus, une loi de comportement est nécessaire pour que le problème de mécanique soit bien posé. Or, suivant la sollicitation, le milieu granulaire peut se comporter comme un solide, un liquide ou un gaz. Le choix du modèle de comportement devient alors primordial afin de décrire au mieux l’écoulement des poudres dans le tambour en rotation.
Ce stage a pour objectif de mettre en place un prototype de simulation du mélangeur comme modèle simplifié du broyeur à boulets par une méthode de type SPH ou MPM. Une loi de comportement mécanique adaptée à l’étude de l’écoulement des milieux granulaires devra être mise en place. Le prototype pourra être validé sur des cas tests de la littérature ou comparé aux résultats de simulations DEM.
Étapes du stage
1. Etude bibliographique des méthodes de simulation et des lois de comportement pour l’écoulement d’un milieu granulaire, en explorant en particulier les méthodes SPH et MPM, ainsi que les lois de comportement de type 𝜇(𝐼) ou Drucker-Prager.
2. Implémentation de la méthode numérique et de la loi de comportement sélectionnée.
3. Vérification et validation du prototype.
Moyens / Méthodes / Logiciels
Mécanique des milieux continus, SPH, MPM, DEM, Python.
Profil du candidat
Ecole d’Ingénieur ou MASTER bac +5, avec dominante en modélisation, méthode et mécanique numérique, mécanique des matériaux
Localisation du poste
Site
Cadarache
Localisation du poste
France, Provence-Côte d'Azur, Bouches du Rhône (13)
Ville
Saint-Paul Lez Durance
Critères candidat
Diplôme préparé
Bac+5 - Diplôme École d'ingénieurs
Formation recommandée
Simulation numérique, mécanique, physique des matériaux
Possibilité de poursuite en thèse
Oui
Demandeur
Disponibilité du poste
01/02/2024
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