Missions

Après leur passage en réacteur, les assemblages de combustible nucléaire usé sont entreposés pendant plusieurs années en piscine. En cas de rupture incidentelle de la gaine, le combustible, en contact direct avec l’eau de la piscine, sera soumis à des mécanismes d’altération qu’il s’agit de connaître et maîtriser. L’objectif du projet soutenu par le CEA et EDF est de proposer à moyen terme un modèle d’interaction chimique des combustibles sous eau et sous radiolyse dans les conditions de l’entreposage en piscine afin de quantifier les termes sources en radionucléides et de connaître la nature et la localisation des phases précipitées dans l’assemblage combustible.
Le modèle d’altération physico-chimique du combustible développé dans ce projet s’appuiera sur le code de chimie-transport CHESS-HYTEC. HYTEC est une plate-forme de simulation modulaire et évolutive développée par l’Ecole des Mines ParisTech, composée d'un module hydrodynamique, d'un module de réaction (CHESS) ainsi que d'un coupleur. Ce code permet de simuler numériquement l’ensemble des processus chimiques en solution et aux interfaces avec les gaz et solides, à l’équilibre thermodynamique ou sous contrôle cinétique dans une géométrie et pour des conditions aux limites représentatives.
Dans le cadre de ce projet, le candidat retenu sera amené à utiliser le code CHESS-HYTEC, ainsi qu’à tester les potentialités du code COMSOL Multiphysics afin de modéliser les processus d’altération des combustibles usés en piscine. Le candidat retenu devra interagir et collaborer avec les membres de l'équipe ainsi que les autres partenaires, impliqués dans le projet (CEA, EDF, Ecole des Mines ParisTech).
Le candidat retenu devra produire des présentations et rapports d’avancement dans le cadre de la gestion du projet et diffuser les résultats des travaux de recherche dans des conférences et dans des articles scientifiques.

Activités

Après une première phase de bibliographie et d’enrichissement de la base de données thermodynamiques, la démarche de modélisation reposera sur la complexification progressive du système, qui intègrera dans un premier temps en chimie homogène la radiolyse gamma, puis la température avant de passer à une géométrie plus complexe et représentative du crayon endommagé. La prise en compte de la radiolyse nécessite l’utilisation du code Chemsimul : l’une des missions du post-doctorant sera le développement d’outils en Python afin d’améliorer son utilisation et l’exploitation des résultats ainsi que de permettre le chainage avec le code CHESS-HYTEC. Le développement de ce modèle numérique s’appuiera sur les données expérimentales disponibles dans la littérature ou obtenues au laboratoire. Le post-doctorant pourra participer à la définition des plans expérimentaux pour acquérir les données manquantes.

Compétences

Le candidat doit posséder un doctorat dans le domaine de la chimie, des matériaux ou de la géochimie. Des compétences poussées en modélisation multi-physique ainsi que dans le développement d’outils scientifiques en Python sont attendues, une expérience dans l’utilisation du code CHESS-HYTEC choisi pour cette étude serait appréciée. Par ailleurs, des connaissances en chimie et matériaux du cycle du combustible nucléaire seront nécessaires. Le candidat doit posséder de bonnes capacités de communication, à l’oral et à l’écrit, en anglais et en français, et savoir travailler dans un environnement pluridisciplinaire en interaction avec différentes équipes et un partenaire industriel.

Contexte de travail

Le CDD chercheur sera rattaché au Laboratoire des Interfaces de Matériaux en Evolution au sein de l’Institut de Chimie Séparative de Marcoule (ICSM, UMR 5257, CEA/CNRS/UM/ENSCM). Cette étude se déroule en lien étroit avec le Laboratoire des Matériaux et Procédés Actifs du CEA Marcoule (CEA/ISEC/DPME/SEME/LMPA). La proximité géographique des deux laboratoires impliqués permettra des échanges réguliers. Enfin, plusieurs missions sont prévues à l’école des Mines de Paris (site de Fontainebleau).

Le poste se situe dans un secteur relevant de la protection du potentiel scientifique et technique (PPST), et nécessite donc, conformément à la réglementation, que votre arrivée soit autorisée par l'autorité compétente du MESR.

Contraintes et risques

Pas de risques particuliers associés aux missions du CDD chercheur.