Calcul HPC Adapté à la Logique Event-based pour le Transport
La méthode Monte Carlo est employée en physique des réacteurs pour obtenir des distributions de flux dites de référence. Le code TRIPOLI-5, actuellement en cours développement au CEA est une application basée sur cette méthode. Avec l’arrivée des futures machines avec une architecture matérielle accélérée (CPU+GPU) comme la machine exaflopique Alice Recoque, il est essentiel de revoir certains aspects de ces codes pour tirer partie du matériel. Dans le cadre de TRIPOLI-5, des travaux précédents ont permis de
déporter le calcul de l’élargissement Doppler des sections efficaces à la température du matériau sur GPU. Néanmoins, le transport lui-même reste sur CPU.
Dans cette proposition de travaux exploratoires, nous proposons de développer une maquette d’un code Monte Carlo simplifié basé sur du transport sur GPU. Ceci demandera notamment de changer l’algorithme : en effet actuellement, l’algorithme est dit « history-based » où l’on s’intéresse à la vie d’une particule de sa naissance à sa disparition. Afin d’exposer plus de parallélisme, il est opportun d’employer un algorithme « event-based », où l’on s’intéresse à un même type d’évènement dans l’histoire d’un ensemble de particules. Le changement d’algorithme nécessite de reconcevoir un code et disposer d’une maquette est
primordial pour mener des recherches et des expérimentations sur l’architecture informatique.
Le but de ce projet est d’identifier des technologies logicielles utiles pour l’adaptation des codes de transport Monte-Carlo aux machines exaflopique. En particulier, on s’intéresse à l’écosystème de la bibliothèque multi-plateforme Kokkos. On se basera sur les bibliothèques opensource ArborX et Cabana. ArborX fournit des primitives de recherche géométrique optimisées pour GPU et Cabana propose des structures de données adaptées aux systèmes particulaires.
Investigation Expérimentale et Modélisation Thermodynamique des Phases du Corium Formées lors d’Accidents Nucléaires Sévères (24 mois)
Lors d'accidents graves dans des réacteurs à eau sous pression, le combustible en dioxyde d'uranium (UO2) réagit avec la gaine en zirconium et la cuve en acier, formant un mélange de phases liquides et solides appelé "corium en cuve". En cas de rupture de la cuve, ce corium se propage et réagit avec la dalle en béton pour former le "corium hors cuve". Ce phénomène s'est produit lors des accidents de Tchernobyl et de Fukushima. Pour simuler ces différentes étapes, les codes multi-physiques nécessitent des données thermodynamiques et thermophysiques précises sur les diverses phases du corium. Ce projet vise à combler ce manque de données grâce à des mesures expérimentales et à de la modélisation. Les travaux consisteront à synthétiser des échantillons, à mesurer les températures liquidus et solidus et les densités des liquides, ainsi qu’à caractériser les échantillons à l’aide de techniques avancées. De plus, le dispositif de chauffage laser combiné à la lévitation aérodynamique (ATTILHA) utilisé pour l’acquisition des données sera amélioré. Les résultats expérimentaux seront comparés aux modèles thermodynamiques (base de données TAF-ID), et les écarts seront résolus en utilisant la méthode CALPHAD. Les données thermophysiques seront également validées à l'aide de simulations atomistiques et d'autres techniques de mesure.
Developpement Accéléré de Matériaux résistants aux SELs fondus chlorures
Le développement accéléré de matériaux est un enjeu majeur pour toutes les industries et la résistance à la corrosion est d’autant plus importante pour les problématiques d’économies des ressources. Aussi, ce projet vise à estimer la résistance à la corrosion d’alliages FeNiMnCr dans un sel de chlorure en application aux réacteurs nucléaires à sels fondus en collaboration avec l’’université du Wisconsin qui a largement montré sa compétence dans le développement accéléré de matériaux pour les réacteurs à sels fondus de fluorures et de chlorures. Dans le cadre de ce post-doc, des dizaines d’échantillons d’alliages modèles quaternaires FeNiMnCr seront synthétisés par fabrication additive à l’université du Wisconsin en faisant varier la composition de sorte à cartographier au mieux l’intégralité du tétraèdre de composition. Ces échantillons ainsi qu’une nuance NiCr corrodée dans une large gamme de chimie du sel seront ensuite corrodés au CEA. L’intérêt de ces expérimentations est d’une part d’obtenir en très peu de temps (1.5 ans) une large base de donnée de corrosion sur les alliages FeNiMnCr mais aussi de cribler l’effet d’une large gamme de composition de sel sur un alliage modèle NiCr. Enfin ces expérimentations permettront de cibler les meilleurs matériaux pour étudier leurs mécanismes de corrosion.
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.
Développement d'une architecture d'instrumentation innovante utilisant un réseau de capteurs magnéto-résistifs pour créer un système de tomographie rapide pour les piles à combustible
Développement d'une architecture d'instrumentation innovante utilisant un réseau de capteurs magnéto résistifs pour créer un système de tomographie rapide pour les piles à combustible.
L'objectif est de développer un démonstrateur TRL 4 en laboratoire pour prouver le concept sur une pile à combustible à basse température. Cela inclura quatre cartes de mesure avec plusieurs dizaines de capteurs magnétiques synchronisés pour des acquisitions simultanées. Les résultats expérimentaux et une description du système d'instrumentation seront publiés. Les données historiques seront utilisées pour valider les algorithmes de résolution de densité de courant et comparer leurs performances à celles des solutions basées sur des réseaux de neurones informés par la physique. Les résultats estimés de densité de courant seront utilisés pour une publication supplémentaire.
Le système d'instrumentation sera intégré dans un banc d'essai du CEA dédié au contrôle optimal, à l'observation des transitoires, à la détection de défauts et à l'exploration des phénomènes de propagation de défauts. Cette approche offrira une observation dynamique et non invasive de la distribution du courant dans la pile à combustible, améliorant ainsi la compréhension de son fonctionnement et facilitant l'optimisation de ses performances et de sa durée de vie.
Synthèse, caractérisation et modélisation moléculaire des phases M-(A)-S-H
Le principal produit d’hydratation des ciments à base de magnésium et silicate est le silicate de magnésium hydraté (M-S-H), dont la composition évolue avec le temps et les interactions environnementales [réfs. 1,2]. Les rapports Mg/Si varient de 0,67 à 1,5, avec une teneur en eau variable et une possible incorporation d’aluminium. Les modèles atomistiques des phases M-(A)-S-H restent largement inexplorés [réf. 4], et la plupart de leurs propriétés sont encore inconnues, ce qui complique l’établissement de relations composition–propriétés.
Ce projet vise à élucider la structure atomique des silicates de magnésium hydratés (alumino)silicatés (M-(A)-S-H), en combinant techniques expérimentales et simulations atomistiques, et à estimer leurs propriétés mécaniques. L’étude se concentrera sur des compositions de M-(A)-S-H pertinentes pour les applications nucléaires ou les matrices cimentaires bas carbone
Décomposition de l’énergie des fragments de fission issues d’approches microscopiques pour alimenter en données d’entrée le code FIFRELIN
Le code FIFRELIN (FIssion FRagment Evaporation modeLINg), développé depuis 2009 au CEA, simule la formation et la décroissance des fragments issus de la fission nucléaire. Il contribue à l’enrichissement de la base de données nucléaires européenne JEFF, utilisée pour les simulations de réacteurs. Le calcul se fait en deux étapes : génération des fragments de fission (caractéristiques physiques) puis leur décroissance via une approche Monte Carlo Hauser-Feshbach. Au moment de la scission en deux fragments, l’énergie totale se répartit entre énergie cinétique (TKE) et énergie d’excitation (TXE). Le TXE se divise à son tour en énergie de déformation et excitation intrinsèque, déterminant l’émission de neutrons et de photons. La précision des données sur le TXE et le TKE est essentielle pour améliorer les performances de FIFRELIN. Les approches théoriques de type microscopique (Hartree-Fock-Bogoliubov, méthode de la Coordonnée Génératrice, etc.) sont utilisées et développées à la DES dans le but de fournir des données théoriques en soutien aux données nucléaires évaluées. Ce post-doctorat vise à utiliser et améliorer ces modèles pour obtenir une connaissance plus fine des propriétés nucléaires à la scission.
Le/la candidat(e)recherché possède plusieurs années d'expérience (3 ans ou plus) en théorie de champ moyen nucléaire (de type Hartree-Fock-Bogoliubov, champ moyen relativiste, etc.) ou en méthode de la coordonnée génératrice.
Modélisation et analyse de scénarios prospectifs de déploiement de l’infrastructure hydrogène en France et en Allemagne
Le recours à de l’hydrogène produit par électrolyse de l’eau ou à des molécules dérivées de l’hydrogène électrolytique (méthanol de synthèse, kérosène de synthèse, …) est une des solutions envisagées pour décarboner certains secteurs de l’économie comme la sidérurgie ou le transport maritime et aérien longue distance.
Le développement d’une infrastructure de grand transport d’hydrogène à l’échelle européenne est envisagé pour faciliter le développement de la production d’hydrogène électrolytique sur le continent. Cette infrastructure pourrait en effet permettre l’accès à des stockages massifs d’hydrogène inégalement répartis sur le sol européen, faciliter les échanges entre les régions au fort potentiel solaire ou éolien et les grands pôles industriels et, dans certaines zones, permettre de limiter le coût de renforcement du réseau de transport d’électricité.
Le projet de recherche franco-allemand CrossHy porte sur l’analyse des trajectoires de déploiement possibles de l’infrastructure de transport d’hydrogène en France et en Allemagne. Il s’appuie sur deux outils de modélisation complémentaires (REMix, ANTARES) qui vont permettre le développement d’un modèle à l’échelle européenne ainsi qu’un modèle à l’échelle régionale d’une zone transfrontalière.
Le projet prévoit des échanges physiques réguliers entre les équipes de recherche françaises et allemandes ; le post-doc inclura une mission de 3 mois à Stuttgart pour un séjour de travail et d’échanges avec l’équipe DLR impliquée dans le projet.
VALERIAN: simulation du transport d'électrons pour les modules les modules ITkPix d'ATLAS
Une description précise du transport des électrons et des photons dans la matière est cruciale dans plusieurs domaines phares du CEA, notamment la radioprotection et l’instrumentation nucléaire. Leur validation nécessite des études paramétriques dédiées et des mesures. Étant donné le peu de données expérimentales publiques, des comparaisons entre codes de calcul sont aussi utilisées. L’enjeu pour les années à venir est une qualification de ces codes dans un large domaine d'énergie, certains écarts entre leurs résultats ayant été identifiés lors d’études préliminaires du SERMA faisant intervenir le transport couplé de neutrons, photons et électrons. Le projet VALERIAN consiste à saisir l’opportunité créée par une campagne de prise de données unique en son genre prévue en 2025-2026 à l’IRFU (DRF) pour mieux caractériser ces écarts. En effet, l’IRFU s’est engagé à contrôler au moins 750 modules à pixels pour le nouveau trajectographe de l’expérience ATLAS, dans le cadre de la jouvence des grands détecteurs du CERN. De nombreuses mesures avec des sources bêta seront réalisées en 2025-2026 pour la qualification de ces modules.
Etude de la THERmodiffusion des Petits Polarons dans UO2
Le sujet est publié sur le site recrutement de CEA à l'adresse suivante :
https://www.emploi.cea.fr/offre-de-emploi/emploi-post-doctorat-etude-en-ab-initio-de-la-thermodiffusion-des-petits-polarons-dans-UO2-h-f_36670.aspx