Contexte et description de l'offre de stage :

Le stage proposé s’effectuera au sein d’EDF R&D sur le site d’EDF Lab Les Renardières (45 min Gare de Lyon), dans le département Matériaux et Mécanique des Composants (MMC), dont la mission est de conduire les investigations nécessaires pour répondre aux exigences de sûreté, de fiabilité et de productivité des installations industrielles, dans les domaines de la thermomécanique et des matériaux. Précisément, le stage s’effectuera au sein de l’équipe « combustible nucléaire » du département MMC, qui mène des travaux autour du combustible, notamment sur la gaine, en alliage de zirconium, qui représente la première barrière de sûreté.

Le stage s’inscrit dans les travaux menés par l’équipe combustible, sur la modélisation et la simulation du comportement thermomécanique de la gaine en aval du cycle (i.e. après irradiation). D’une part, cette gaine subit des sollicitations thermomécaniques (température élevée et pression interne) durant quelques étapes en aval du cycle. D’autre part, les propriétés mécaniques de cette gaine sont impactées par la présence de l’hydrogène et sa diffusion qui dépend, elle-même, des champs de température et de contrainte. La compréhension et la modélisation couplée mécanique – diffusion de l’hydrogène permettra donc de mieux prédire le comportement thermomécanique de la gaine dans son ensemble. 

La bibliothèque open-source de calcul par éléments finis FEniCSx offre un cadre moderne et flexible pour développer ce type de simulation multiphysique.

Objectifs du stage :

Au sein de l’équipe combustible nucléaire du département MMC et sous la responsabilité de votre tuteur, vos principales missions seront les suivantes :

1. Simuler en 2D, via FEniCSx (python), le comportement mécanique de la gaine (élasticité linéaire, viscoplasticité) et la diffusion de l’hydrogène.
2. Comprendre, puis implémenter via Python, des modèles issus de la littérature décrivant les changements de l’état de l’hydrogène (en solution solide et sous forme d’hydrures) et la réorientation des hydrures.
3. Coupler l’ensemble des modélisations : mécanique, diffusion et état de l’hydrogène.
4. Simuler des cas tests représentatifs.
5. Proposer des perspectives d’essais à réaliser pour identifier les paramètres des modèles.

L’étudiant devra rapidement être autonome et avoir un point de vue critique sur toutes ces étapes du stage. Un sujet de thèse de doctorat CIFRE sera proposé dans la continuité de ce stage.

La durée du stage est de 6 mois. Il permettra de découvrir un environnement industriel au contact de professionnels expérimentés. Le stagiaire bénéficiera d’un bon suivi et travaillera sur un sujet à fort enjeu. À l’issue du stage, l’étudiant(e) aura pris en main un code de calcul aux éléments finis et sera à l'aise avec des méthodes numériques avancées et récentes.

Le stage est rémunéré et une aide au logement peut être attribuée si le stagiaire doit se loger à proximité du site (sous conditions).

Etudiant(e) de Master 2 ou dernière année d’école d’ingénieur avec spécialisation en :

• Mécanique des matériaux, physique ou mathématiques appliquées.
• Intérêt pour la modélisation numérique et le calcul scientifique.

Compétences souhaitées :

• Bonnes bases en équations aux dérivées partielles (EDP) et méthodes numériques.
• Connaissances en méthode des éléments finis.
• Connaissances de bon niveau en mécanique des matériaux.
• Programmation scientifique en Python.
• Une expérience préalable en FEniCS/FEniCSx sera appréciée.

La curiosité, l'envie d'apprendre et l'autonomie seront également des critères très appréciés.