Dans le cadre du développement de réacteurs nucléaires innovants de à neutrons rapides refroidis au sodium (RNR-Na), cette thèse vise à explorer l’utilisation d’un matériau à changement de phase (MCP) pour évacuer la puissance résiduelle. Le MCP étudié dans ce projet est le Zamak, un alliage métallique présentant des caractéristiques intéressantes pour ce type d’applications thermiques.
Certains concepts de RNR-Na intègrent des systèmes de sûreté passifs conçus pour assurer l’évacuation de cette puissance résiduelle, qui correspond à la chaleur dégagée par les fissions retardées et les décroissances radioactives des isotopes du combustible après l’arrêt du réacteur. L'utilisation de matériaux à changement de phase est une option intéressante, permettant d’absorber et de stocker la chaleur grâce à la fusion du MCP, puis de la restituer progressivement.

Le cœur de cette thèse porte sur la modélisation CFD du processus de fusion du Zamak et de la remontée d'échelle vers un outil de calcul simplifié. Le défi principal réside dans la prédiction du comportement du front de fusion, de sa stabilité et de son impact sur la cinétique d'évacuation de la puissance résiduelle. Ce front de fusion est influencé entre autre par l'angle de mouillage, la physico-chimie de l'interface MCP-paroi ou MCP-gaz environnant, qui seront à étudier durant la thèse. Les travaux de recherche porteront donc sur le développement d’un modèle CFD qui intègre ces éléments, avec une approche par enthalpie poreuse, permettant ainsi des simulations prédictives du comportement du MCP dans le système d’évacuation de la puissance résiduelle. Une analyse de remontée d'échelle sera ensuite effectuée.

Le doctorant sera positionné dans une équipe de recherche sur les réacteurs innovants à l’institut IRESNE sur le site du CEA de Cadarache. Les débouchés après la thèse incluent la recherche universitaire, la R&D et l’industrie nucléaire, également dans des secteurs mettant en œuvre des MCP.