Description du sujet de thèse

Le béton est largement utilisé dans le domaine de l’énergie nucléaire, en particulier pour la réalisation des bâtiments accueillant les réacteurs et notamment leurs composantes de protection tels les radiers et les enceintes de confinement. Il présente en effet d’excellentes performances mécaniques en conditions normales de pression et température. Sa microstructure et son comportement sont néanmoins progressivement dégradés lorsqu’il est soumis à des températures croissantes, comme cela pourraît être le cas en conditions accidentelles majeures où un mélange de combustible nucléaire et de métaux en fusion, appelé corium, peut couler sur le béton et l’endommager. Le projet IMMOC (Interaction of Molten Metals/Oxides with Concretes) financé par l’ANR (Agence Nationale de la Recherche), dans lequel s’inscrit cette thèse, s’intéresse à la compréhension à l’échelle microstructurale de l’interaction de métaux/oxydes en fusion avec les éléments constitutifs du béton et aux mécanismes d’endommagement associés.

Cette offre de thèse porte sur le volet expérimental du projet et vise à caractériser la cinétique d’endommagement de la microstructure du matériau soumis à de hautes températures (jusqu’à 800 °C). Cette caractérisation sera effectuée par microtomographie aux rayons X, qui permettra d’observer l’évolution de la structure interne du béton et en particulier de détecter les réseaux de microfissures induites par choc thermique, et par nanoindentation pour sonder les propriétés mécaniques locales de la matière endommagée. Seront testées des éprouvettes de béton mises en contact avec du métal porté à sa température de fusion et d’autres amenées à différentes températures par un dispositif de chauffage adéquat. Aucune matière radioactive ne sera utilisée dans ce projet. La thèse portera aussi bien sur le développement des procédures expérimentales grâce aux équipements du laboratoire (essais ex situ et in situ en tomographie, préparation d’échantillons …) que sur le traitement des données obtenues (traitement d’image 3D, en particulier par corrélation d’image, analyse statistique des mesures d’indentation), en veillant à combiner les mesures réalisées par microtomographie et nanoindentation.

Les candidates et candidats doivent être titulaires d'un Master 2 ou équivalent en mécanique, science des matériaux ou génie civil (ou domaine proche), avec un intérêt prononcé pour les sciences expérimentales et l’analyse de données. Des connaissances en traitement d’images et/ou langage de programmation seront appréciées. La candidature doit comprendre un CV, une lettre de motivation et les relevés de notes de Master et/ou d’école d’ingénieur.

Contexte de travail

Cette thèse se déroulera au laboratoire Navier (navier-lab.fr) à l'École des Ponts ParisTech (Champs-sur-Marne, région parisienne), avec des déplacements occasionnels dans le cadre des interactions avec les laboratoires partenaires du projet (MADIREL et CEREGE à Marseille, PROMES à Odeillo, CEA Cadarache), et pour la présentation des résultats à des conférences nationales et internationales. La thèse sera financée par le CNRS dans le cadre du projet ANR IMMOC.

Contraintes et risques

Aucune matière radioactive ne sera utilisée dans ce projet.