Stage - Effet du Dopage par un Oxyde Métallique sur le Frittage d'Un Combustible Uo2 H/F - 32

Le CEA est un acteur majeur de la recherche, au service des citoyens, de l'économie et de l'Etat.

Il apporte des solutions concrètes à leurs besoins dans quatre domaines principaux : transition énergétique, transition numérique, technologies pour la médecine du futur, défense et sécurité sur un socle de recherche fondamentale. Le CEA s'engage depuis plus de 75 ans au service de la souveraineté scientifique, technologique et industrielle de la France et de l'Europe pour un présent et un avenir mieux maîtrisés et plus sûrs.

Implanté au coeur des territoires équipés de très grandes infrastructures de recherche, le CEA dispose d'un large éventail de partenaires académiques et industriels en France, en Europe et à l'international.

Les 20 000 collaboratrices et collaborateurs du CEA partagent trois valeurs fondamentales :

- La conscience des responsabilités
- La coopération
- La curiositéVous serez accueilli·e au sein de l'IRESNE, institut de la DES, où vous intégrerez l'équipe du laboratoire et participerez pleinement à ses activités.

Contexte :
Dans les réacteurs nucléaires, le combustible est composé de pastilles de dioxyde d'uranium (UO) empilées dans des gaines en alliage de zirconium. Ces pastilles, en contact avec la gaine, doivent résister à des conditions extrêmes de température et de pression. L'une des problématiques est de limiter l'interaction chimique entre la pastille et la gaine, notamment la corrosion sous contrainte assistée par l'iode, un produit de fission du combustible relâché pendant les situations transitoires.

Ce stage contribuera au développement de combustibles nucléaires avancés, reposant sur le dopage de l'UO par un oxyde métallique. La microstructure des pastilles d'UO dopées peut présenter une taille de grains plus importante que le matériau standard, ce qui pourrait améliorer la rétention des gaz de fission. Un dopant bien choisi peut également limiter le caractère corrosif des produits de fission.

Objectifs du stage :
Pilotage de la microstructure du matériau

Au cours de ce stage vous étudierez les mécanismes de densification et de grossissement des grains de l'UO2 dopé, ainsi que l'influence des paramètres du frittage sur la microstructure. Ce travail pourra vous conduire à proposer des axes d'optimisation des conditions de fabrication.

Construction d'un modèle de solubilité
Vous contribuerez également par vos résultats à bâtir un modèle de solubilité de l'oxyde d'intérêt dans l'UO, en interaction avec le Laboratoire de Modélisation du Comportement des Combustibles.

Missions principales :

Contribution à la construction d'une démarche expérimentale en s'appuyant sur la littérature scientifique et les résultats du laboratoire.
Etude du frittage d'échantillons d'UO dopés par dilatométrie, par ATD/TG
Caractérisation des échantillons : en particulier par microscopie optique et électronique (EDX et EBSD).
Analyse et Interprétation des résultats obtenus en lien avec les modélisateurs.

Apport du stage pour le/la candidat(e) :
Vous acquerrez durant ce travail des compétences dans la fabrication et la caractérisation de matériaux innovants, en particulier dans le domaine des céramiques pour l'industrie nucléaire. Vous serez également capable d'utiliser différents outils de caractérisation d'une céramique, allant jusqu'à l'analyse microstructurale fine de l'objet final.

Ce stage se déroulant dans une Installation classée pour la protection de l'environnement, vous serez également familiarisé(e) avec une pratique de travail en laboratoire mettant en oeuvre des matières nucléaires.

Le sujet fait ainsi appel à de multiples compétences techniques directement valorisables dans des domaines variés de l'industrie ou de la recherche (énergie, micro-électronique, industries chimique et pharmaceutique).

Il pourra être poursuivi par une thèse !