Vous serez accueilli·e au sein de l’IRESNE, institut de la DES, où vous intégrerez l’équipe du laboratoire et participerez pleinement à ses activités.

Contexte scientifique :

Le frittage des matériaux céramiques est une étape clé dans nombre de processus industriels car caractéristiques microstructurales du combustible et son comportement en réacteur dépendent de cette étape.

L’étape de frittage des combustibles consiste en un traitement thermique en phase solide sous pression partielle contrôlée d’oxygène permettant de consolider et densifier le matériau, et de faire grossir les grains de la céramique. La taille de grain et la densification évoluent suivant les caractéristiques thermochimiques imposées par le four de frittage. Si le compact (poudre comprimée par pressage avant le frittage) admet de fortes hétérogénéités de densité, une différence de densification dans la pastille peut avoir lieu entraînant un retrait différentiel et potentiellement l’apparition de défauts (fissures et éclats).

Le but du stage est d’étudier, via des simulations numériques, l’impact du pressage sur le comportement thermomécanique de la pastille lors du frittage. Le stage reposera sur des simulations éléments finis  thermomécanique en grande transformation.

Pour ce faire l'étudiant devra : 

1)  Prendre en main les simulations de densification sur le code de calcul LICOS de la plateforme logicielle « PLEIADES » [1]. Le modèle de densification repose sur une modélisation thermomécanique en grandes transformations du frittage dont la loi de comportement est une loi viscoplastique poreuse dont les paramètres évoluent avec la densification [2].

2) Etudier  de l’impact d’une densité hétérogènes du compact sur le comportement au frittage.

3) Mettre en place  en place un chainage avec la modélisation élastoplastique poreuse du pressage [3] afin d’étudier l’impact des contraintes résiduelles.

4) Suivant l’avancement du stage, il pourrait être étudié le couplage entre le modèle thermomécanique et un modèle de transport chimique afin de prendre en compte l’impact de l’atmosphère sur la cinétique de densification. La mise en place d’un modèle thermo-chemo-mécanique sera le cœur du sujet de la thèse poursuivant ces travaux de stage. 

Références
[1] T. Helfer, S. Bejaoui et B. Michel, « Licos, a fuel performance code for innovative fuel elements or experimental devices design». Nuclear Engineering and Design, 294:117–136, 2015.
[2] C. Manière, T. Grippi, and S. Marinel, « Estimate microstructure development from sintering shrinkage : A kinetic field approach ». Materials Today Communications, 31 :103269. (2022).
[3] J.-Ph. Bayle, V. Reynaud, F. Gobin, C. Brenneis, E. Tronche, C. Ferry and V. Royet..  «Modelling of powder die compaction for press cycle optimization». EPJ N - Nuclear Sciences & Technologies, EDP Sciences, 2, 25, 2016.

Le candidat devra présenter un goût marqué pour les simulations numériques, la mécanique et les approches multiphysiques. Il bénéficiera des expertises pluridisciplinaires essentielles pour sa formation et dans la mise en place des simulations. 

L'étudiant pourra être issu d''école d’ingénieur ou Master 2 en mécanique non linéaire du solide et des matériaux, génie civil ou physique des matériaux.

Suivant les qualités du stagiaire, il est envisagé une poursuite en thèse sur la même thématique !

Pourquoi Intégrer le CEA ?

• Donner du sens à votre carrière en travaillant au service des grands enjeux sociétaux de demain.

• Avoir des perspectives de carrière avec plus de 60 familles de métier, des formations...

• Nos avantages : RTT, réseau de ligne de bus sur certains centres (gratuit), restauration collective, CSE…

Conformément aux engagements pris par le CEA en faveur de l’intégration des personnes en situation d’handicap, cet emploi est ouvert à toutes et à tous. Le CEA propose des aménagements et/ou des possibilités d'organisation.