Contexte

La Division des Opérations Composants du groupe FRAMATOME est spécialisée dans la fabrication et la mise en forme de demi-produits : barres, tubes, tôles et feuillards, en alliages base zirconium (Zr), essentiellement à destination de l'industrie nucléaire. La métallurgie des alliages de Zr est en grande partie développée au centre de recherche des composants.
Dans le domaine du nucléaire, les alliages de Zr occupent une place centrale en raison de leurs propriétés exceptionnelles, notamment leur faible section efficace pour la capture des neutrons et leur excellente résistance à la corrosion à haute température dans des environnements agressifs. Ces caractéristiques font des alliages de Zr des matériaux privilégiés pour les gaines de combustible nucléaire, un rôle essentiel dans le maintien de l'intégrité des assemblages de combustible au sein des réacteurs à eau pressurisée (PWR) et à eau bouillante (BWR). Cependant, la complexité des conditions d'exploitation, marquées par des températures élevées, des gradients de pression importants et une exposition prolongée aux radiations, impose une amélioration constante de ces matériaux pour garantir la sûreté et l'efficacité des installations nucléaires.

Les défis actuels dans le développement des alliages de Zr résident dans l’optimisation de leurs performances mécaniques et leur comportement en service tout en minimisant les risques de dégradation. Pour ce faire, le niveau de maitrise de la composition des alliages d'une part et de leur propreté inclusionnaire d'autre part est primordiale.

C'est deux points passent par une connaissance forte de la composition des lots de matière première, connaissance qui repose sur leurs analyses chimiques mais plus fortement encore sur la maitrise de la représentativité l'échantillonnage préalable. Pour ce faire, une connaissance des caractéristiques (métallurgiques et chimiques) du lot est nécessaire.

Ce stage vise à contribuer aux efforts de connaissances des caractéristiques (métallurgiques et chimiques) des matières premiers des alliages de Zr pour en optimiser l'échantillonnage.

Objectifs et demarche

Ce stage consistera caractériser les lots de matière premières échantillonnés, afin de proposer des stratégies d'échantillonnage qui permettent de garantir la représentativité de l'échantillon et ce jusqu'à son analyse chimique.
Il s’agit notamment de :
Comprendre, par une étude bibliographique les caractéristiques des matériaux  ainsi que les bonnes pratiques d'échantillonnage.
Effectuer des prélèvements  des différents  échantillons représentatifs des différentes caractéristiques ;
Caractériser ces échantillons
Construire un modèle analytique simple d'échantillonnage basé sur la théorie de Gy
Analyser de manière statistique les précédents essais d'échantillonnage
Proposer des optimisations des procédés d'échantillonnages
Prendre en main un modèle numérique de l’échantillonnage par la méthode des éléments discrets (DEM).

Diplôme préparé :

Bac +5 

Domaine de compétence

Métallurgie / matériaux métalliques / caractérisations microstructurales / Statistique / physiques