Stage - Ingénieur modélisation des phénomènes physiques dans les combustibles TRISO F/H

Contexte :

Le département Thermomécanique et Matériaux de l’Ingénierie Combustible de Lyon recherche un(e) stagiaire spécialisé(e) en mathématiques appliquées ou en génie nucléaire (filière numérique).

Rattaché(e) au groupe CAM (Céramique, Accident et Modélisation), vous serez encadré(e) par des ingénieurs et docteurs menant des activités de R&D sur les combustibles destinés aux réacteurs avancés.

Le stage s’inscrit dans les travaux de modélisation et développement d’outils numériques de l’équipe : calculs par éléments finis, analyse numérique, résolution d’équations aux dérivées partielles (EDP).

Le contexte est celui des réacteurs à haute température refroidis au gaz (HTR ou HTGR), qui suscitent un intérêt croissant en raison de leur capacité à produire à la fois de l’électricité et de la chaleur, participant ainsi à la décarbonation de certains secteurs industriels. Plusieurs pays, tels que le Royaume-Uni et la Pologne, ont déjà sélectionné cette technologie pour atteindre leurs objectifs de réduction des émissions de gaz à effet de serre.

Le combustible HTR repose sur un concept innovant de microsphères fissiles revêtues de couches protectrices, appelées TRISO (Tristructural Isotropic). Chaque particule est constituée d’un noyau en UO₂ recouvert de trois couches de pyrocarbone isotrope et d’une couche de carbure de silicium (SiC), assurant l’étanchéité et le confinement des matières radioactives. Considéré comme extrêmement sûr, ce combustible pose toutefois des défis scientifiques, la succession de matériaux de natures différentes rendant complexe la modélisation de ses propriétés thermomécaniques et de transport.

Pour référence, les travaux pourront notamment s’appuyer sur la Monographie du CEA : Combustibles nucléaires des réacteurs à gaz.

Framatome s’intéresse en particulier au comportement des particules combustibles revêtues (Coated Fuel Particles – CFP) de type TRISO, étudié par le biais de simulations numériques.

Objectifs du stage

- Étudier, comparer et valider plusieurs modèles physiques existants sur un sous-ensemble de phénomènes clés des particules TRISO ;
- Implémenter ces modèles dans un environnement modulaire de calcul ;
- Réaliser un benchmark sur des essais de référence.


Apports du stage

Ce stage vous permettra de :

- découvrir les problématiques multiphysiques liées au combustible TRISO (caractéristiques, modes de défaillance, comportement en irradiation) ;
- développer votre capacité d’analyse critique face au comportement des matériaux ;
- approfondir vos connaissances des propriétés des matériaux et de l’effet de l’irradiation ;
- comprendre les enjeux autour d’un des combustibles nucléaires du futur ;
- vous familiariser avec les problématiques industrielles et scientifiques du domaine nucléaire, tout en participant activement à la vie du groupe.

Vous êtes en troisième année d’école d’ingénieurs ou en Master 2 universitaire (équivalent Bac+5), avec une spécialisation en mathématiques appliquées, mécanique ou génie nucléaire (filière numérique).

Compétences techniques attendues :

- Maîtrise de la programmation orientée objet, en particulier Python (indispensable) ;
- Solides bases en mathématiques appliquées et goût marqué pour la modélisation ;
- Pratique de l’environnement Linux ;
- Bon niveau d’anglais, à l’écrit comme à l’oral, pour la lecture, la compréhension et la synthèse de documents techniques, ainsi que pour participer à des réunions avec des équipes internationales de Framatome.

Qualités personnelles et soft skills :

- Rigueur, organisation et adaptabilité ;
- Esprit critique et force de proposition ;
- Goût pour le travail collaboratif et ouverture au dialogue technique.