Modélisation de l`évolution de la microstructure sous irradiation et

Proposition de Stage/PFE
avec EDF - R&D département MMC, Les Renardières.
Modélisation de l’évolution de la microstructure sous irradiation et du gonflement dans les
structures internes des réacteurs
Contexte :
Ce stage se situe dans le cadre du vieillissement sous irradiation des Internes de Cuve de Réacteurs à Eau
Pressurisée. Les composants Internes de Cuve, en acier inoxydable austénitique, sont soumis au
bombardement neutronique qui modifie profondément la microstructure du matériau (restauration du
réseau de dislocation, formation de boucles de Frank, formation de cavités, de précipités…) et qui à terme
peut mener à la modification de certaines de leurs propriétés mécaniques. Parmi ces phénomènes,
l'agglomération de lacunes sous forme de cavités (souvent visibles en microscopie électronique en
transmission), reçoit une attention particulière puisqu'elle peut être en conditions d'irradiation
expérimentales à l'origine d'un gonflement du matériau macroscopiquement mesurable.
De plus, dans d'autres conditions, on observe que ces cavités contiennent une part importante de l'Hélium
produit par les réactions alpha dans le matériau, et les stabilisent ainsi. L'effet de cette stabilisation des
petites cavités sur la germination puis la croissance de très grandes cavités, produisant un gonflement
macroscopique, n'est pas trivial, germination et croissance pouvant entrer en concurrence.
La modélisation de l’évolution de la microstructure des aciers austénitiques sous irradiation a pour
objectif de mieux comprendre les mécanismes d'évolution de la microstructure et de pouvoir quantifier
l'influence de différents paramètres (température, dose, etc.) sur cette évolution. A partir de la description
de l’évolution de la microstructure, l’objectif final est de prédire les propriétés macroscopiques des
matériaux tout au long de la durée de fonctionnement des réacteurs.
Objectif du stage :
Les méthodes de dynamique d’amas (D.A) ont été développées pour aboutir à une description unifiée des
processus germination, croissance et coalescence des amas de défauts de la microstructure. Ces méthodes,
en champ moyen, s’inspirent de la « cinétique chimique » : les réactions possibles (agglomération,
émission) entre les différents types d’amas (interstitiels, lacunaires avec ou sans Hélium) produits sous
irradiation sont décrites par des taux de réaction entre espèces dans une solution homogène. L’évolution
de ces variables est décrite en intégrant un système d’équations différentielles couplées qui est ensuite
résolu par analyse numérique. Ceci permet de mettre à l’épreuve les mécanismes de physiques
d’évolution de la microstructure implémentés et également de prédire l’évolution du système vers des
temps très longs difficilement accessibles par l’expérience.
Le stage aura pour but en particulier de poursuivre l'implémentation du modèle énergétique de stabilité
des bulles d'Hélium (cavités sous pression d'He) dépendant de la taille des bulles et de leur pression. Le
stage nécessitera une étude précise des données expérimentales disponibles à comparer aux résultats du
nouveau modèle de simulation.
Conditions :
- Indemnité de stage et possibilité d'aide logement
- Date de début : février/mars 2017
Profil recherché :
Le travail fait appel aux qualités d’autonomie et de rigueur du stagiaire, très bonnes capacités en
programmation. Un fort sens de l'organisation sera nécessaire afin de se familiariser rapidement avec
l'abondante bibliographie, et également pour aborder un code de calcul assez complexe du fait des
nombreux modèles qu'il contient.
Ce stage offre l’opportunité de collaborer avec plusieurs intervenants car le stagiaire bénéficiera d’un
suivi régulier de plusieurs ingénieurs-chercheurs d’EDF R&D.

Niveau d’étude : Master 2 ou 3ème année d'école d'ingénieur. Poursuite par des travaux de thèse
éventuelle.
Compétences :
- un minimum d'aisance avec les méthodes d'analyse numérique (résolution numérique de systèmes
d'équations différentielles)
- notions sur les défauts ponctuels en physique de la matière condensée et théorie de la germination
- utilisation Linux/Unix sous shell,
- bonne connaissance de Fortran et/ou C indispensable
Lieu du stage : Site R&D EDF des Renardières, Moret sur Loing (77)
Durée : 5 mois
Nature du stage : modélisation
Stage rémunéré.
Contact :
Les candidats doivent faire parvenir un CV et une lettre de motivation circonstanciée à :
Gilles ADJANOR
EDF R&D – Département Matériaux et Mécanique des Composants
Site des Renardières
77818 Moret sur Loing Cedex
Tel : [phone]
[email protected]
Faiza SEFTA
EDF R&D – Département Matériaux et Mécanique des Composants
Site des Renardières
77818 Moret sur Loing Cedex
Tel : [phone]
[email protected]