La maîtrise du comportement des gaz de fission dans le combustible nucléaire (oxyde d’uranium) est un enjeu industriel important puisque leur relâchement ou leur précipitation limite l'utilisation de celui-ci à forts taux de combustion. Or ces phénomènes sont fortement influencés par l’évolution microstructurale du matériau due à l’agrégation des défauts générés par l’irradiation (formation de bulles de gaz, de boucles ou lignes de dislocation…). La dynamique d’amas (DA), modèle de type cinétique chimique, permet de décrire la nucléation/croissance des amas de défauts, leur contenu en gaz et le relâchement de celui-ci. Le modèle utilisé est paramétré via une approche multi-échelle intégrant des données de base calculées par méthodes atomistiques à diverses échelles (ab initio, potentiels empiriques).

L’objectif du stage est de contribuer à la compréhension du comportement de ces gaz. Il s'agira d’une part d’améliorer le modèle de DA, et d’autre part d’étendre son domaine de validation en le confrontant à des expériences issues de thèses récemment soutenues au département. In fine, la paramétrisation du modèle sera améliorée.

Ce sujet présente l’intérêt d’articuler une dimension “interprétation” et une dimension “théorique” (amélioration du modèle). Selon les résultats et ses centres d’intérêt, le stagiaire pourra mettre l’accent sur l’un ou l’autre de ces aspects. Ce stage permet également au candidat motivé de participer à une démarche de modélisation multi-échelle et d’éprouver par lui-même en quoi des outils de simulation basés sur les données microscopiques les plus fondamentales contribuent à traiter et expliquer des situations pratiques.

Les différentes tâches du stage:
- Interpréter au moyen d’un code de simulation des expériences de recuit et d’annihilation de positions sur des échantillons implantés aux ions ;
- Améliorer la méthode permettant d’ajuster les paramètres encore inconnus sur les expériences ;
- Améliorer le jeu de paramètres par ajustement sur une partie des données expérimentales.

Skorek (2013). Étude par Dynamique d’Amas de l’influence des défauts d’irradiation sur la migration des gaz de fission dans le dioxyde d’uranium (PhD Thesis). Univ. Aix-Marseille. http://www.theses.fr/2013AIXM4376
Bertolus et al. (2015). Linking atomic and mesoscopic scales for the modelling of the transport properties of uranium dioxide under irradiation. Journal of Nuclear Materials, 462, 475–495.