Laboratoire de simulation du comportement des combustibles (LSC)

• Contexte:

Les procédés de métallurgie des poudres pour la fabrication des matériaux céramiques nucléaires mettent en œuvre des mélanges de poudres d’oxyde. Outre les principales étapes de fabrication (préparation du milieu granulaire, pressage et frittage), le transport des poudres tout au long des procédés de fabrication constitue une problématique à part entière. Au cours des phases de transfert, les poudres d’oxydes peuvent se ségréger en nature et en taille. Les grosses particules se retrouvent alors au-dessus du tas et les plus petites en dessous. La non-homogénéité du mélange résultant de ce phénomène engendre des hétérogénéités non désirées dans le matériau final et peut conduire à une dégradation de ces propriétés mécaniques et thermiques. Qui plus est, au sein du procédé, ces phénomènes peuvent entrainer le blocage de la poudre à l’intérieur de la conduite et donc l’arrêt de la chaine de fabrication.

• Objectifs:

Afin de mieux identifier l’origine des phénomènes de ségrégation, l’objectif de ce stage consistera à étudier en simulation, par Méthode des Éléments Discrets, l’influence des propriétés de la poudre et du mode de remplissage de la trémie sur la ségrégation et sur la vitesse de vidange.

• Étapes du stage:

Le stage se décomposera en 4 grandes étapes. La première s’attachera à faire une recherche bibliographique pour identifier les paramètres de la poudre influant sur la ségrégation et à la prise en main du code de simulation. La deuxième étape consistera à générer les configurations d’empilements initiaux qui serviront à remplir la trémie. La troisième étape permettra de simuler le remplissage de la trémie à partir des configurations initiales générées à la première étape et en analyser les caractéristiques. Enfin la dernière consistera à simuler la vidange de la trémie et analyser les propriétés de l’écoulement.

• Moyens expérimentaux mis en oeuvre (essais, techniques d’analyse, de caractérisation…):

Pas d’expérience prévue dans le cadre du stage mais l’utilisation de données expérimentales est prévue. Le stagiaire pourra s’appuyer sur des études connexes menées notamment dans le cadre d’une thèse alliant expériences et simulations.

• Moyens de calculs, informatiques mis en oeuvre (langages, logiciels):

Travail effectué sous Linux. Langage Python. Accès aux calculateurs du CEA Cadarache