Modèle de rupture d'agglomérat et homogénéisation par simulations DEM : Calibration avec des micro-compressions tomographiques dans la ligne de faisceau de rayons X Soleil
Le processus de fabrication de la céramique de référence comprend trois étapes principales : le broyage, le pressage et le frittage. Le compactage des granulés pendant le pressage repose sur trois étapes principales de densification : le réarrangements par déplacement, le compactage par déformation et l'agglomération des fractures par compression. Ce projet de recherche vise à explorer l'influence de l'étape de pressage sur le comportement de la microstructure pendant le processus de frittage. L'étude porte sur une poudre composée d'agglomérats dont la microstructure est basée sur un mélange homogène de TiO2-Y2O3, TiO2 et Y2O3 sont respectivement utilisés comme substituants pour UO2 pour PuO2. Ces agglomérats cassable sont constitués de particules élémentaires incassables, synthétisés par granulation cryogénique (CGSP) [1].
Des études récentes menées sur la ligne Anatomix du synchrotron Soleil [2] ont validé les résultats des micro-compressions tomographiques, en accord avec la théorie de Kendall (Fig. 1). Les expériences comprenaient des essais de micro-compression cyclique unidirectionnelle sur des agglomérats soumis à un simple cycle de charge et de décharge jusqu'à la rupture.
Les post-traitements tomographiques ont permis de mieux décrire la porosité, et d'appréhender l'initiation et la propagation des fissures. Plusieurs études de simulation DEM ont également été utilisées pour explorer (modéliser ?) le comportement des agglomérats sous chargement dynamique ou quasi-statique avec et sans rupture, sans toutefois calibrer complètement le modèle de rupture [3], [4], [5].
Détection de traces de stupéfiants dans la salive par électrochimioluminescence sur électrodes diamant
La consommation de stupéfiants devient un problème pour la sécurité routière car 23 % des décès routiers en France interviennent dans un accident impliquant au moins un conducteur testé positif. Ainsi, un objectif de la sécurité Routière en concertation avec les ministères concernés (Ministère des Transports, Ministère de l’Intérieur, Ministère de la Santé et Ministère de l’Economie) est d’améliorer la lutte contre l’insécurité routière liée à la consommation de stupéfiants. Il s’agit en particulier pour cela d’augmenter et de faciliter les contrôles routiers à l’aide d’un appareil portable dédié au contrôle de l’usage de stupéfiants en bord de route, à l’image de ce qui se fait déjà pour les tests d’alcoolémie à l’aide d’un éthylomètre. Un tel appareil n’est pas aujourd’hui disponible commercialement. Les prérequis principaux de cet appareil seront de fournir des résultats de confirmation fiables, immédiats et ayant valeur de preuve pour les tribunaux ainsi qu’un coût d’achat compatible avec le déploiement à grande échelle sur les réseaux routiers français. Dans ce contexte, le sujet d'étude proposé vise à étudier la détection possible de traces de stupéfiants dans la salive à partir de la méthode d'électroluminescence sur électrode diamant dopé bore. Cette méthode est jugée prometteuse pour une telle application car elle permet potentiellement d’atteindre des seuils de détection extrêmement bas et en accord avec les besoins législatifs, offre de multiples possibilités visant à atteindre une grande sélectivité envers les cibles chimiques, avec une grande capacité de miniaturisation d’équipement et un coût de revient d’appareil et de matières premières relativement faible en comparaison aux outils analytiques de type spectromètre de masse, IMS, etc.
Etude de la cinétique de l’effet biocide de films alimentaires à base de nano cellulose – approche safer by design
Ce projet est basé sur l’étude de la cinétique de l’effet biocide d’un film alimentaire à base de nanocellulose. En insérant une particule d’halloysite ayant la forme d’un feuillet replié sur lui-même dans la nanocellulose, nous espérons créer un réservoir de NPs (Ag ou ZnO) à effet biocide à l’intérieur et donc allonger la durée de cet effet dans le temps. Ce projet couvre toutes les étapes depuis la synthèse du film alimentaire, sa nanocaractérisation et jusqu’à l’étude de ses effets toxicologiques sur les bactéries. In fine, le but est de trouver la ou les fonctionnalisations des halloysites prolongeant le plus possible l’effet biocide et de le transposer par la suite à d’autres types de matériaux.
Elaboration de nanofils Si pour des applications en microélectronique
La réalisation de capacités intégrées présentant une forte capacité surfacique nécessite un déploiement de la surface des électrodes. Dans ce travail, nous proposons d’augmenter cette surface spécifique en intégrant dans les capacités des nanofils de Si.Une première partie de ce travail sera consacrée à l’étude de compréhension et à l’optimisation du procédé de croissance de nanofils de silicium par CVD. En parallèle, les propriétés des nanofils de silicium obtenus par gravure électrochimique seront évaluées et seront comparés à celles des nanofils obtenues par CVD. Selon les caractéristiques électriques obtenues, différentes stratégies (métallisation, silicuration…) seront envisagées afin d’améliorer leur conductivité électrique.
Développement d'un dispositif expérimental pour l'étude de l'endommagement solide des métaux
Le(la) candidat(e) retenu(e) aura pour objectif de participer à la mise au point d'un dispositif expérimental permettant d'étudier le développement de l'endommagement dans une structure métallique (anneau) en expansion dynamique. Actuellement, un travail de thèse mené au CEA/Gramat [1] a conduit au développement d'un dispositif expérimental permettant d'étudier l'expansion dynamique d'un anneau métallique et d'en observer sa fragmentation. La configuration est, pour le moment, limitée à une gamme de vitesses et de géométries qu'il convient d'étendre. La première partie du travail du post-doctorat, s'appuyant sur une expertise à la fois expérimentale et numérique, vise à adapter le dispositif expérimental actuel afin d'atteindre des configurations pertinentes au regard des besoins liés à la caractérisation du modèle d'endommagement. Une attention toute particulière sera aussi portée sur la spécification et la mise en oeuvre des diagnostics expérimentaux in situ et post-mortem. Dans un second temps, le(la) candidat(e) concevra les géométries de cibles et mènera les expériences associées permettant la validation du modèle d'endommagement. Les résultats obtenus devront permettre au CEA d’évaluer et d'enrichir sa capacité de compréhension et de modélisation des phénomènes d'endommagement et de fragmentation via notamment la simulation numérique.
[1] F. Gant et al., Plate-impact-driven ring expansion test (PIDRET) for dynamic fragmentation. Proceedings of the 13rd DYMAT Conference, 2021.
Caractérisation d’alliages de vanadium
Les alliages de vanadium, largement étudiés dans le cadre d’application dans les réacteurs de fusion, sont envisagés pour constituer le gainage du combustible dans les futurs réacteurs rapides refroidis au sodium ou au gaz. Le CEA a donc lancé en 2009 un programme visant à statuer d’ici fin 2012 sur les potentialités de tels matériaux au regard du cahier des charges des réacteurs rapides.
Une étude préliminaire de plaques de V-4Cr-4Ti a été réalisée au DMN/SRMA/LA2M (i) sur une nuance de référence japonaise et (ii) sur une nuance spécifiquement fabriquée pour cette étude. On s’est en particulier focalisé sur la structure de recristallisation du matériau après mise en forme (morphologie, taille des grains, effet de la température) et la microstructure fine (précipités nanométriques de Ti(O,C,N) ). En 2011, la fabrication de tubes est envisagé pour se rapprocher de l’objet gaine final. Le travail post-doctoral proposé vise à suivre les fabrications et à préciser l’impact du procédé sur la microstructure, les paramètres de recristallisation et les propriétés mécaniques.