Contexte :

Dans le cadre de la sûreté nucléaire, l’Accident de Perte de Réfrigérant Primaire (APRP) est un scénario hypothétique de classe IV (probabilité d’occurrence de l’ordre de 10-4 à 10-6 par réacteur et par an) servant au dimensionnement des systèmes de refroidissement d’urgence. Il survient en cas de rupture d’une branche du circuit primaire, entraînant une chute de pression, une évaporation rapide de l’eau résiduelle et un échauffement des crayons combustibles.

La perte de refroidissement et les contraintes thermomécaniques (montée jusqu’à 1200°C, atmosphère oxydante, différences de pression) provoquent le ballonnement puis la rupture des gaines. EDF cherche à approfondir la compréhension de ces mécanismes pour améliorer les outils de simulation. Cette thèse vise à développer des modèles numériques intégrant les paramètres influents : température, vitesse de chauffage, gradient de température, oxydation, hydruration, historique de chargement.

Objectifs de la thèse :

1. Caractériser les gradients de température influant sur le champ thermique des gaines.
2. Compléter les campagnes expérimentales pour intégrer de nouveaux paramètres (oxydation, vitesse de chauffage, historique de chargement).
3. Développer une méthodologie d’interprétation des essais pour modéliser le comportement et la rupture des gaines.
4. Formuler un modèle de comportement tenant compte des paramètres influents.
5. Élaborer un critère de rupture local valide.
6. Modéliser les essais par éléments finis.

Démarche :

La thèse s’articulera autour de trois axes : (i) Réalisation d’essais APRP dans le dispositif Semi-Intégral d’EDF R&D (ii) Analyse des résultats pour comprendre le comportement thermo-mécanique et les mécanismes de rupture (iii) Simulation numérique et développement d’un critère de rupture.

Méthodes à mettre en œuvre :

• Modélisation par éléments finis
• Essais mécaniques
• Observations microstructurales (optique, MEB)
• Mesures de champs

Encadrement :

• Mines ParisTech, Centre des Matériaux, CNRS UMR 7633 : Jacques Besson, Jean-Michel Scherer
• EDF R&D, Centre des Renardières, Département MMC : Ahmed Chaieb, Antoine Ambard

Le Centre des Matériaux (Satory, proche Versailles) emploie 200 personnes (30 enseignants-chercheurs, 50 ITA, 85 doctorants, 11 post-doctorants) et mène des recherches en élaboration, caractérisation et modélisation des matériaux en collaboration avec l’industrie.

Le Département MMC d’EDF R&D (Moret-sur-Loing) compte 165 personnes (55% chercheurs, 30% techniciens, 20 doctorants) et travaille sur la connaissance des matériaux et du comportement mécanique des composants du parc nucléaire, avec un focus sur la sûreté et la compétitivité de l’énergie nucléaire.

Site de travail : Satory (25%) / Moret-Sur-Loing (75%)

Bac +5, formation Ingénieur ou Master recherche avec spécialité Mécanique des Matériaux.

Le projet présentant une partie expérimentale importante, le candidat devra faire preuve de rigueur, de ténacité et d’une grande autonomie. Il devra avoir un intérêt pour l’analyse expérimentale et la recherche scientifique appliquée. Le candidat devra avoir des connaissances en mécanique des milieux continus, en méthode des éléments finis et en moyens de caractérisation. Une expérience dans la mise en œuvre d’essais mécaniques ou la réalisation de simulations par éléments finis sera appréciée.

Par ailleurs, le candidat sera amené à participer à des conférences internationales pour présenter ses résultats de recherche ainsi qu’à rédiger des articles scientifiques impliquant une bonne maîtrise de l’anglais à l’oral et à l’écrit.

Le dossier de candidature doit comporter :

• un curriculum vitae détaillé ;
• une lettre de motivation ;
• relevés de notes ;
• lettres de recommandations et les noms, les coordonnées d’au moins deux personnes pouvant être contactées pour recommandation.