Au sein du Département Matériaux et thermomécanique de l'ingénierie Combustible, les activités du groupe concernent l’étude du comportement mécanique et métallurgique des alliages intervenant dans la fabrication des assemblages de combustible gaines et structures (alliages de zirconium, bases Nickel, aciers inoxydables…), le support à l’élaboration des matériaux (y compris les aspects revêtement).

Le déploiement du programme PROtect EATF (Enhanced Accident Tolerant Fuel) de Framatome est un sujet de recherche et développement majeur du groupe pour limiter les risques en cas de situation accidentelle. La technologie E-ATF Framatome inclue notamment des gaines combustibles revêtues de chrome qui seront au cœur du sujet de stage.

Ce stage vise au développement et à l’exploitation d’un modèle (EF) bicouche d’une gaine combustible revêtue, qui devra permettre de simuler les évolutions et la répartition des contraintes entre la gaine en alliage de zirconium et le revêtement Cr, sous diverses sollicitations mécaniques (notamment en fluage) et thermiques. L’objectif est d’exploiter les nombreuses données expérimentales existantes de fluage thermique, et chercher à anticiper les effets des contraintes résiduelles initiales, l’effet du gonflement/grandissement sous irradiation… sur le revêtement Cr et le comportement de l’ensemble « gaine revêtue ».

Il s’agira du développement d’un « outil d’aide à la compréhension »,  qui contribuera à approfondir notre connaissance du comportement des gainages combustibles revêtus en réacteur.

Les objectifs de ce stage sont décomposés comme suit :

- Développer un modèle Eléments Finis (EF) bicouche de la gaine revêtue, en s’appuyant sur un outil existant qui servira de point de départ de la modélisation
- Mettre en forme et traiter des données expérimentales existantes de fluage uniaxial et biaxial
- Exploitation/confrontation du modèle bicouche pour le fluage thermique
- Exploitation du modèle pour anticiper les évolutions de contraintes dans le revêtement Cr, en fonction de l’épaisseur du revêtement, des contraintes résiduelles initiales, du comportement sous irradiation et des contraintes thermique en réacteur.

Pour cela, il sera nécessaire de s’appuyer sur des données de la littérature scientifique publique et celles internes à Framatome, pour comprendre et en extraire les lois de comportement matériaux, les propriétés/caractérisations des gaines revêtues (contraintes résiduelles...), et appréhender/s’approprier les sollicitations vues par les gaines combustibles.

Voues êtes étudiant(e) en dernière année de master ou d’école d’ingénieur généraliste ou à dominante matériaux métalliques et/ou mécanique.

Des compétences en simulation numérique par EF (comme le logiciel Cast3M) sont requises, et des compétences en programmation (langage Python...) seraient un plus.

Les qualités requises pour ce stage sont la rigueur, le sens de l’analyse, la prise de décision et l’autonomie.