Etude expérimentale et numérique des mécanismes de déformation par fluage d'irradiation
Ce projet post-doctoral vise à mieux comprendre les mécanismes du fluage sous irradiation. Bien que plusieurs hypothèses aient été proposées, leur pertinence reste sujette à débat. Sous irradiation, des défauts atomiques (lacunes, interstitiels) sont créés, diffusent, s’agglomèrent en amas (boucles de dislocations, cavités) ou interagissent avec la microstructure. Des observations récentes en microscopie électronique en transmission (MET) sur de l’aluminium pur sous contrainte à température ambiante ont révélé que les boucles de dislocations interstitielles se forment préférentiellement dans des plans cristallographiques spécifiques, suggérant un mécanisme pouvant expliquer le fluage primaire.
Les objectifs du projet sont les suivants :
- Étudier la croissance et l’orientation des boucles sous irradiation aux électrons à plus haute température. Les expériences, menées au CEMES (Toulouse), seront couplées à des simulations par Monte Carlo cinétique sur objets (OKMC).
- Étendre ces observations aux irradiations aux ions (plus représentatives des irradiations aux neutrons), où les boucles se forment directement dans les cascades de déplacements. Des observations in-situ en MET à JANNuS-Orsay et des simulations de dynamique moléculaire couplées à de l'OKMC seront employées.
- Explorer d’autres mécanismes de fluage, reposant sur les interactions boucles-dislocations, le glissement assisté par la montée et la formation de tours d'hélices, en utilisant le MET et la tomographie électronique.
Optimisation d’une mesure de pyrométrie optique en milieu nucléaire
Ce sujet porte sur l’optimisation d’une mesure de température sans contact par pyrométrie optique multispectrale en milieu nucléaire. L’objectif scientifique est de fiabiliser une chaîne instrumentale capable de mesurer la température d’une gaine de combustible dans des conditions extrêmes, notamment lors d’un accident de perte de réfrigérant primaire. La méthode repose sur la collecte du rayonnement infrarouge émis par la surface étudiée, puis sur son transport par fibres optiques jusqu’à un système de détection multispectral. Un enjeu central est l’estimation simultanée de la température et de l’émissivité, deux grandeurs fortement couplées en pyrométrie. Le travail vise aussi à améliorer la calibration optique, la stabilité des transmissions sur chaque canal et la rapidité d’acquisition des signaux. Une attention particulière est portée à la conception de micro-capteurs et de têtes optiques compatibles avec un environnement pressurisé, irradiant et thermiquement contraint. Le projet inclut l’étude des limites basses de mesure afin d’étendre le domaine d’utilisation du capteur. Des essais en enceinte pressurisée permettront de valider l’étanchéité, la transmission optique et la robustesse métrologique du dispositif. Sur le plan scientifique, ce post-doctorat combine optique, radiométrie, traitement du signal, métrologie et instrumentation en environnement sévère. À terme, cette technologie pourrait être transposée à d’autres expériences nucléaires nécessitant une mesure de température rapide, précise et non intrusive.
Amélioration des performances des interconnecteurs d’Electrolyseur à Haute Température
Les Electrolyseurs à Haute Température (EHT) sont actuellement en développement au CEA pour la production d'hydrogène "vert". Un des composants, l'interconnecteur en acier inoxydable, souffre de deux phénomènes qui diminuent progressivement le rendement de la cellule : l'oxydation de sa surface et la volatilisation de l'oxyde de chrome. Pour ces raisons, des revêtements protecteurs sont développés au CEA et avec des partenaires. Les performances de ces échantillons (oxydation, résistance au courant, …) doivent être évaluées à la fois en contact de l'air, au contact d'un mélange H2/H2O et au contact des 2 atmosphères à la fois de part et d'autre. Le post-doctorat proposé se décline en différentes missions présentées ci-dessous :
* Développement d'un parc expérimental permettant d'évaluer le comportement en oxydation et la résistance surfacique d'échantillons revêtus ou nus dans toutes les conditions environnementales.
* Etude des phénomènes observés par de nombreux moyens de caractérisation disponibles au CEA (MEB, Microscopie Raman, MET, SDL, XPS, DRX …)
* Proposition des mécanismes de dégradation en jeu et identification du revêtement le plus pertinents pour une application industrielle.
Développement d’une instrumentation nucléaire avancée pour la mesure de dose et de contamination sur chantiers de démantèlement
Ce postdoctorat porte sur le développement d’une instrumentation nucléaire avancée pour la mesure de dose et de contamination sur les chantiers de démantèlement.
L’approche repose notamment sur la mesure de radiophotoluminescence en ligne, afin d’obtenir une information radiologique sensible, exploitable en temps réel et adaptée aux environnements contraints.
Un enjeu majeur est de comprendre les mécanismes physiques qui gouvernent cette mesure, depuis la création des défauts induits par irradiation jusqu’à leur lecture optique.
Les défauts liés à l’argent jouent un rôle central, en particulier leur durée de vie, leur stabilité temporelle et leur influence sur la reproductibilité du signal.
La maîtrise des processus d’excitation et d’émission, notamment dans le domaine infrarouge, est essentielle pour améliorer la sensibilité et le rapport signal sur bruit.
Le projet visera à identifier les limites liées aux faibles signaux, au bruit, aux dérives, au vieillissement des composants et aux perturbations propres aux environnements nucléaires.
Il combinera physique des défauts, instrumentation optoélectronique, électronique d’acquisition, métrologie des rayonnements ionisants et traitement numérique du signal.
Des méthodes de filtrage, de correction de dérive, de synchronisation et de détection d’anomalies seront développées pour fiabiliser la mesure en ligne.
La miniaturisation et l’intégration du système seront également étudiées afin de permettre des mesures au plus près des zones d’intérêt.
Les résultats attendus contribueront à la validation expérimentale du dispositif et à la valorisation scientifique du projet par des publications, conférences et encadrements.
Etude de la précipitation dans des gouttes à l’échelle microfluidique des composés MoZr et oxalate d’actinide.
La compréhension des réactions de précipitation intervenant au cours des différentes étapes du procédé de retraitement des combustibles nucléaires usés constitue un enjeu scientifique fort pour assurer la maîtrise de ce procédé dans des conditions optimales.
Dans ce cadre, le projet de recherche post-doctoral est d’étudier, à l’échelle microfluidique, la nucléation d’espèces dans différentes conditions chimiques pour deux systèmes clés :
-D’une part la formation des composés MoZr pour lesquels le but de l’étude est de parvenir à définir les conditions de précipitation et le mode de nucléation afin de limiter leur formation dans le système industriel,
-D’autre part la précipitation de l’oxalate de plutonium pour laquelle l’objectif est d’évaluer l’impact de l’hydrodynamique sur les particules formées.
La dimension microfluidique permettant de mieux contrôler les conditions de mises en œuvre des solutions, il sera essentiel de développer des outils microfluidiques adaptés à l’étude de la précipitation de ces espèces puis de prévoir leur adaptation à un environnement nucléaire tout en les couplant avec différents équipements de caractérisation pour la mise en œuvre d’essais paramétriques (SWAXS, DLS…). Ce travail de nucléarisation et de couplage sera réalisé avec l’aide de spécialistes de ce domaine.
Prototypage et caractérisation électrochimique de batteries tout-solide
Titulaire d’un doctorat en électrochimie, science des matériaux, chimie ou génie des procédés, le/la post-doctorant(e) contribuera, en étroite collaboration avec les partenaires du projet, au développement de procédés de fabrication et au prototypage de cellules de batteries tout-solide de 4? génération (Li/NMC riche en Ni) et de 5? génération (Li/Soufre).
Les travaux porteront sur la mise en forme des électrodes et l’assemblage de cellules tout-solide, en s’appuyant sur des procédés tels que l’enduction, l’extrusion, ainsi que des voies alternatives incluant l’impression 3D. Les procédés seront optimisés afin de réaliser des cellules prototypes (pile bouton et format sachet souple), de capacité allant jusqu’à 1 Ah, intégrant des interfaces optimisées. Ces cellules seront ensuite testées électrochimiquement afin d’évaluer leurs performances (capacité spécifique, efficacité coulombique, stabilité au cyclage).
La majorité des travaux expérimentaux sera réalisée en environnement contrôlé (salle anhydre), avec des étapes régulières de caractérisation des électrodes et des cellules développées. Les missions principales seront :
- Contribuer à la définition des plans d’essais à partir des données internes et de l’état de l’art,
- Développer et optimiser les procédés de fabrication d’électrodes et de cellules tout-solide,
- Réaliser et tester des cellules prototypes Gen4b et Gen5,
- Evaluer les performances électrochimiques et analyser les résultats obtenus,
- Mettre en forme et présenter les résultats de manière claire et synthétique,
- Proposer des axes d’amélioration, contribuer au bon fonctionnement du laboratoire, respecter les règles de sécurité et de qualité,
- Valoriser les travaux de recherche par des publications, communications scientifiques et dépôts de brevets.
Modélisation globale des systèmes électriques sous contraintes de limites planétaires et sociales
Le projet EQUALS (EQUitable Allocation of Low-carbon Electricity Sources in a Changing and Resource-limited World) aborde le défi de la transition des énergies fossiles vers des énergies bas-carbone, sous contrainte des limites planétaires et sociales. Si l’électrification rapide des usages est un levier majeur face au changement climatique, elle se heurte à la disponibilité limitée des ressources naturelles, aux budgets carbone et aux spécificités territoriales. EQUALS évalue la faisabilité de satisfaire les besoins énergétiques mondiaux au sein de ces limites, en traitant l'énergie comme un commun.
Basé au CEA Liten à Grenoble, ce postdoctorat de 18 mois pose les bases méthodologiques du projet. La mission se concentre sur la génération de séries temporelles horaires de demande d’électricité à l’échelle nationale. Ce travail implique la reconstruction de profils de consommation intégrant la thermosensibilité (chauffage et froid), les trajectoires socio-économiques de développement et l’électrification des usages finaux. En parallèle, des profils de production EnRi (renouvelable intermittente) seront générés pour quantifier la disponibilité des ressources à travers le monde.
Ces données alimenteront un modèle d'optimisation global afin d'identifier des trajectoires de transition minimisant le recours aux énergies fossiles, dans le respect des planchers sociaux et des plafonds planétaires. Le ou la candidat.e intégrera l'équipe interdisciplinaire EQUALS et collaborera avec un réseau d'experts en modélisation, géographie, écologie industrielle et climat. Ce poste offre un cadre de recherche stimulant au sein de l'écosystème grenoblois, faisant le pont entre l'ingénierie technique et les sciences de la durabilité.
Développement de méthodes d’analyses isotopiques et élémentaires sur combustible irradié pour la réduction des quantités de matière.
L’objectif de ce sujet post-doctoral est de mettre au point des méthodes d’analyse pour la réduction globale des quantités de matières associées aux analyses isotopiques multi-élémentaires (actinides et PF) de haute précision de combustibles nucléaires irradiés, notamment par l’utilisation de nouvelles méthodes d’introduction « faibles quantités » sur ICPMS multi collecteur. Ces développements permettront notamment de réduire les quantités de déchets radioactifs (consommables et effluents), le débit de dose et le temps d’exposition analystes/échantillons radioactifs associés à ce type d’analyses.
Pour mener à bien ce projet, le(a) candidat(e) réalisera des développements analytiques en zone contrôlée pour réduire au maximum les quantités d’éléments requis pour analyse tout en maintenant ou en améliorant les niveaux d’incertitudes par comparaison aux méthodes actuellement disponibles.
Algorithmes robustes de continuation pour la simulation par éléments finis de la fissuration dans des milieux hétérogènes complexes : application aux structures en béton armé
Les procédures de "path-following" (ou de continuation) sont utilisées pour décrire les réponses instables de structures présentant des phénomènes de snap-back ou snap-through. Ces méthodes consistent à adapter la charge externe au cours de la déformation afin de satisfaire une contrainte de pilotage, en introduisant une inconnue supplémentaire, le multiplicateur de charge. Plusieurs variantes existent selon la grandeur pilotée : combinaisons de degrés de liberté, mesures de déformation ou variables liées à la dissipation d’énergie.
En plus du suivi de réponses instables, un intérêt majeur de ces approches réside dans l’amélioration de la convergence des solveurs incrémentaux de type Newton, en réduisant le nombre d’itérations nécessaires. Ce gain compense souvent le coût supplémentaire lié à l’algorithme de continuation. Certaines formulations se sont révélées efficaces et simples à implémenter.
Cependant, aucun critère objectif ne permet encore de choisir la plus adaptée à la simulation de structures en béton armé, où coexistent plusieurs mécanismes de dissipation et une forte variabilité spatiale des propriétés du matériau.
Le travail postdoctoral proposé visera à développer des algorithmes de "path-following" robustes pour ces structures, à partir des recherches antérieures menées au CEA. Il comprendra une analyse critique des formulations existantes, une évaluation de leurs performances (solveurs monolithiques ou partitionnés), puis leur implémentation. Enfin, des cas tests représentatifs de structures industrielles seront simulés afin d’évaluer le gain en robustesse et en coût de calcul par rapport aux solveurs classiques.
TOMOGLASS: Tomographie gamma d’émission appliquée à la caractérisation radiologique du reliquat de verre du procédé de vitrification en creuset froid
Le projet TOMOGLASS vise à développer un système de tomographie gamma innovant, capable de fonctionner en environnement de haute activité, pour caractériser en trois dimensions les reliquats de verre issus du procédé de vitrification des déchets nucléaires. L’objectif est de localiser précisément les inclusions de platinoïdes faiblement solubles dans le verre afin d’améliorer la compréhension et le pilotage du procédé. Le système repose sur un imageur gamma compact, intégrant des détecteurs CZT pixellisés à haute résolution, collimaté de type sténopé, et monté sur un bras robotisé. Il permettra une reconstruction multi-isotopique à partir d’algorithmes tomographiques avancés. Ce projet s’inscrit dans la dynamique de modernisation des installations de La Hague et dans la démarche d’intégration des technologies numériques au sein de l’usine du futur.
La première phase du projet consistera à démontrer la faisabilité de la mise en œuvre d’un prototype de spectro-imageur en environnement contraint, en s’appuyant sur des briques technologiques existantes : modules de détection et électronique d’acquisition basés sur la technologie HiSPECT et algorithmes de reconstruction d’images développés au CEA-Leti. Le travail portera sur la réalisation d’une étude multiparamétrique par simulation numérique (code de calcul Monte Carlo), destinée à dimensionner un dispositif de mesure optimisé, puis à générer des jeux de données simulés pour différentes configurations de mesure représentatives. Une fois le concept validé, les travaux se poursuivront en année N+1 avec l’assemblage des composants du prototype et son intégration sur un bras robotisé. Des essais expérimentaux pourront alors être envisagés, en vue d’une démonstration en environnement représentatif.