Missions

La gaine du combustible dans les réacteurs nucléaires est constituée d'alliages de zirconium dont l'évolution microstructurale sous irradiation conduit à une croissance macroscopique. Les observations expérimentales montrent clairement que l'ajout de niobium dans les alliages de zirconium améliore leur performance en matière de stabilité dimensionnelle. L’apparition retardée de boucles lacunaires c, ainsi que la formation de nano-précipités enrichis en niobium, ont été observées et pourraient expliquer leurs meilleures propriétés. Malgré de nombreuses études sur les alliages de zirconium, nous ne savons toujours pas pourquoi les alliages contenant du Nb ont un meilleur comportement par rapport à la croissance sous irradiation, et comment les nano-précipités de Nb influencent l’agrégation des défauts ponctuels ainsi que la croissance des gaines.
Plusieurs caractéristiques physiques des précipités de Nb restent inconnues ou incomplètes : quelle est leur composition et comment évolue-t-elle au cours de l'irradiation ? Quel état de contraintes ces précipités génèrent-ils ? Quel est leur impact sur l'élimination des défauts ponctuels créés par l'irradiation, i.e. leur force de puits ? Toutes ces questions nécessitent une meilleure connaissance de la forme et de la distribution des précipités, ainsi que de la nature de leur interface avec la matrice.

Activités

Par conséquent, le post-doc aura pour objectif de modéliser entièrement les nano-précipités de Nb afin d'obtenir leur force de puits et leurs biais d'absorption, i.e. leur capacité à éliminer les lacunes et les auto-interstitiels générés par l'irradiation. Cela nécessite tout d'abord une évaluation du degré de cohérence et de déformation libre hors contrainte des nano-précipités de Nb. Ces données nous aideront à comprendre comment ces précipités interagissent avec les défauts ponctuels et les boucles de dislocation dans la microstructure. Elles nous serviront également de données d'entrée pour les modèles cinétiques à l’échelle mésoscopique de l'évolution microstructurale sous irradiation. Une analyse complète des précipités inclura des simulations à l'échelle atomique, de type statique moléculaire (SM) utilisant un potentiel empirique EAM pour Zr-Nb récemment développé au CEA, des calculs ab initio, dans la continuité de travaux antérieurs, ainsi que de la modélisation élastique continue et des calculs de micromécanique à l'aide d'un code développé en local basé sur les transformées de Fourier rapides (FFT). Les résultats des simulations seront comparés à des mesures expérimentales de haute résolution.

Compétences

Le candidat doit être titulaire d'un doctorat en physique du solide ou en science des matériaux, idéalement avec une expérience en :
- métallurgie physique,
- modélisation continue élastique,
- micromécanique,
- calculs atomistiques (ab initio, statique moléculaire classique, dynamique moléculaire),

Une expérience en programmation est également requise.

Le candidat doit parler couramment l'anglais et/ou le français.

Contexte de travail

Ce post-doc fait partie d'un projet ANR entre l'IJL, le CEA, l'UMET, EdF et Framatome. Une forte interaction avec les partenaires du projet est attendue, en particulier pour comparer la structure des nano-précipités résultant des calculs avec celle caractérisée expérimentalement par MET, sonde atomique et diffraction RX au synchrotron. Des interactions avec les partenaires devraient également permettre d'utiliser les résultats des simulations atomistiques dans la modélisation multi-échelle de l'évolution cinétique sous irradiation. Le post-doc travaillera à l'IJL sous la direction de Maeva Cottura en étroite collaboration avec Emmanuel Clouet au CEA Saclay (banlieue parisienne). Des déplacements réguliers au CEA seront à prévoir.

Lieu de travail

Le projet se déroulera à l'Institut Jean Lamour, l'un des plus grands laboratoires français en sciences des matériaux (https://ijl.univ-lorraine.fr/) qui fait partie du CNRS (http://www.cnrs.fr) et de l'Université de Lorraine (http://www.univ-lorraine.fr/). L’institut est situé à Nancy, ville dynamique de taille moyenne de plus de 200 000 habitants, dont environ 48 000 étudiants et 3 700 enseignants-chercheurs.


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.