Simulations mésoscopiques et développement de modèles simplifiés pour le comportement mécanique des bétons irradiés

Dans les centrales nucléaires, le puits de cuve en béton sert de support pour la cuve du réacteur et d’écran de protection contre les radiations. A long terme, l’exposition à des radiations neutroniques peut causer une expansion des granulats du béton par amorphisation, et provoquer une microfissuration et une dégradation de ses propriétés mécaniques. Cette problématique est importante dans les études visant à prolonger la durée de vie des centrales. À l’échelle mésoscopique, ces phénomènes peuvent être modélisés en dissociant le comportement des granulats, de la matrice cimentaire, et des interfaces entre ces phases. Cependant, il est difficile de décrire l’initiation et la propagation des microfissures dans de tels systèmes multi-fissurés hétérogènes complexes. L'objectif de cette thèse, menée dans le cadre d’un projet ANR franco-tchèque, est de développer un outil de simulation numérique performant pour analyser les effets de l’irradiation neutronique sur le béton à l’échelle mésoscopique. Une approche couplée thermo-hydro-mécanique dans laquelle le comportement de la matrice prendra en compte retrait, fluage et microfissuration sera utilisée. Les simulations seront validées à partir de données expérimentales obtenues sur des échantillons testés, et l’outil numérique permettra par la suite d’estimer l’impact de différents facteurs sur le comportement et les performances du béton soumis à une irradiation neutronique.

Ce projet de recherche s'adresse à un doctorant souhaitant développer ses compétences en science des matériaux, avec une forte composante en modélisation et simulations numériques multiphysiques et multi-échelles.

La thèse s’inscrit dans le cadre d’un projet ANR binational franco-tchèque, et se déroulera principalement au CEA de Saclay au Laboratoire d’Étude du Comportement des Bétons et des Argiles (LECBA, DES/DRMP) et sera inscrite à l'Université de Paris-Saclay. Des échanges réguliers auront lieu avec les partenaires tchèques du projet ANR NETFLUX. 

Le LECBA est chargé de développer des programmes de recherche relatifs à la compréhension et la modélisation phénoménologique du comportement à long terme des bétons et des argiles sous diverses sollicitations liées aux différentes conditions de service de ces matériaux. Ces recherches sont menées via l’expérimentation, le développement de modèles et les simulations numériques, et servent de support aux applications opérationnelles concernant le comportement des colis de déchets, le comportement des structures dans les ouvrages de stockage et d’entreposage, les barrières ouvragées, ou les enceintes de réacteurs. Les études, conduites en interne CEA et en partenariat avec les industriels nucléaires nationaux ou étrangers ainsi que des laboratoires universitaires, mettent en œuvre des compétences variées et complémentaires dans les domaines des matériaux, de la physico-chimie, de la mécanique et de la radiochimie. 

Le candidat devra être titulaire d'un Master 2 ou équivalent, et devra avoir de solides bases en modélisation multiphysique (mécanique des milieux continus, mécanique de l'endommagement, transferts en milieu poreux), et en méthodes et simulations numériques. Des connaissances dans les matériaux cimentaires/bétons seront appréciées. L'évaluation du dossier du candidat se fera sur l'ensemble de son cursus et de ses notes, ainsi que sur les résultats aux épreuves théoriques du Master.