Dans les combustibles nucléaires, la présence de porosités, ainsi que l’atteinte de très hautes températures combinées au fort gradient thermique, activent un phénomène d’évaporation-condensation. Cela se traduit in fine par un déplacement des porosités vers la partie chaude centrale des combustibles et par un transfert de matière en sens inverse vers la partie froide externe. Ce phénomène est actuellement modélisé par une approche 2D homogénéisée à l’échelle de la pastille combustible dans laquelle le transfert de matière est calculé en résolvant l’équation d’advection couplée à l’équation de la chaleur par la méthode éléments finis.
Le post-doctorant devra mettre en place une modélisation de type microscopique du phénomène de transfert en phase vapeur. Ce travail permettra d’améliorer la simulation des volumes libres associés à des fissures et ainsi, de justifier les hypothèses de la loi de vitesse de migration des porosités utilisée dans le modèle 2D homogénéisé.
Le travail à réaliser est décomposé en deux étapes principales que sont d’une part, la formulation et l’implémentation numérique des équations constitutives du modèle microscopique, et d’autre part, la justification du modèle homogénéisé. Le post-doctorant travaillera sur le site du CEA de Cadarache dans le cadre d’une collaboration entre les équipes de chercheurs du Département d’Etude des Combustibles et de l’IUSTI d’Aix-Marseille Université sur la simulation du transfert de matière en phase vapeur sous gradient thermique. Une avancée majeure attendue de ce travail est la prise en compte de l’évolution de la géométrie des porosités, induite par le transfert de matière, avec des techniques de suivi du mouvement des interfaces solide-gaz. Les résultats seront valorisés par des publications dans des revues scientifiques et des participations à des conférences.