Description

Les composants internes des cuves des réacteurs à eau pressurisée (REP) en acier inoxydable
austénitique sont soumis à des flux neutroniques élevés. Cette irradiation neutronique produit une
grande quantité de défauts (vacances, interstitiels et leurs agrégats), qui s'agglomèrent pour former des
boucles de dislocation et des cavités, et peuvent également affecter d'autres caractéristiques telles que
les précipités. Les cavités sont responsables d'un changement isotrope des dimensions appelé
gonflement, qui peut nuire à la sécurité de fonctionnement des réacteurs.
Il est désormais reconnu que le risque de gonflement important à 60 ans dans les réacteurs à eau
pressurisée occidentaux est très faible, mais les mécanismes élémentaires conduisant au gonflement ne
sont pas complètement connus. Dans la perspective d'une exploitation à long terme des réacteurs
nucléaires, il est nécessaire d'évaluer le risque de gonflement pour des doses correspondant à 80 ans.
Des outils de simulation prédictive, tenant compte de tous les mécanismes physiques identifiés
impliqués dans la croissance des cavités, sont donc actuellement développés. Parmi eux, la dynamique
d’amas est particulièrement adaptée, car elle décrit finement l'évolution des agrégats et permet
d'atteindre des doses élevées.
La dynamique d’amas a été utilisée avec succès pour comprendre l'impact de l'hélium sur le
gonflement des aciers 316 dans les conditions des réacteurs à eau pressurisée (REP), mais certains
aspects de la base physique des différents modèles utilisés doivent être améliorés. Parmi ceux-ci, il est
bien connu que les interactions élastiques entre les agrégats en diffusion ont une grande influence sur la
microstructure résultante, mais ces effets n'ont pas été pris en compte dans les modèles jusqu'à
présent.
L'objectif de cette thèse est d'améliorer la description des interactions entre agrégats dans les
modèles de dynamique d’amas, à l'aide de calculs à plus petite échelle. À cette fin, des calculs de
dynamique moléculaire (MD) seront effectués afin d'évaluer les processus atomiques à l'origine des
interactions entre agrégats et de déterminer les propriétés élastiques et migratoires des agrégats
produits sous irradiation. Étant donné que le temps atteint par la MD est limité, un modèle
cinétique Monte Carlo, incluant les interactions élastiques entre agrégats, sera paramétré et validé à
partir des résultats de la MD, puis utilisé pour dériver de nouvelles expressions des forces d'absorption
pour la dynamique d’amas. Enfin, le modèle de dynamique d’amas sera utilisé pour estimer la cinétique
de gonflement à l'aide des nouvelles expressions mises en œuvre.

Compétences requises

Techniques utilisées: Dynamique moléculaire avec des potentiels interatomiques, Monte Carlo cinétique, dynamique d’amas Profil et qualifications du candidat - Physique de la matière condensée, métallurgie physique (défauts, dislocations) - Bonnes compétences en programmation (Fortran ou C, Python). Une bonne maîtrise de Linux en ligne de commande serait un atout pour travailler dans un environnement informatique haute performance (« clusters »). Environnement La thèse sera principalement effectuée à l'Institut P' (CNRS, Poitiers, France). Elle sera supervisée par Laurent Pizzagalli (Institut P', CNRS) et Thomas Jourdan (CEA Saclay), en étroite collaboration avec Gilles Adjanor (EDF). L'Institut P' et le CEA Saclay sont des laboratoires de science des matériaux de renommée internationale, et EDF est un acteur majeur de la R&D nucléaire. Des interactions avec le groupe de L. K. Beland à l'Université Queen's (Canada) sont prévues pendant le doctorat, avec un éventuel séjour sur place pour le candidat. Comment postuler Les candidats doivent envoyer une courte lettre de motivation, un CV et leurs relevés de notes (licence, master) à Gilles Adjanor (gilles.adjanor@edf.fr), Laurent Pizzagalli (laurent.pizzagalli@univ-poitiers.fr) et Thomas Jourdan (thomas.jourdan@cea.fr).