Thèse Optimisation de Forme au Service de l'Innovation pour le Combustible Nucléaire H/F - 40

Établissement : Université Côte d'Azur
École doctorale : SFA - Sciences Fondamentales et Appliquées
Laboratoire de recherche : LJAD - Laboratoire Jean-Alexandre Dieudonné
Direction de la thèse : Olivier PANTZ ORCID 0000000201732778
Début de la thèse : 2026-09-01
Date limite de candidature : 2026-06-30T23:59:59

L'objectif de la thèse est de mettre en oeuvre des stratégies numériques, afin de pouvoir proposer des combustibles innovants. Pour ce faire, on utilisera des techniques mathématiques et numériques récentes liées à l'optimisation de forme.

L'industrie nucléaire vise à développer des combustibles nucléaires toujours plus sûrs avec des combustibles appelés « Accident-Tolerant Fuel » [1].
Cela passe notamment par la conception de combustibles fonctionnant à relativement basse température (dits «froids») en fonctionnement nominal, ce qui peut s'obtenir par l'ajout d'additifs très conducteurs (métal).

L'objectif de la thèse est de développer des méthodes numériques (capitalisées dans un code semi-industriel), afin de pouvoir proposer de nouvelles «formes» de combustibles (le mot «forme» étant pris au sens de la structure interne ou de la microstructure), optimisées pour les phénomènes considérés. Pour ce faire, on utilisera des techniques mathématiques et numériques récentes liées à l'optimisation de forme [2].

L'étude commencera par une modélisation simple des phénomènes thermo-mécaniques [3]. Puis, un aller- retour entre l'implémentation de méthodes, les résultats obtenus et la modélisation physique sera nécessaire, afin de reformuler des problèmes physiques plus complexes sous une forme numériquement accessible. Un des enjeux est la mise au point d'un code numérique 3D, impliquant des stratégies de parallélisation massive.

Cette thèse se déroulera au CEA de Cadarache au sein du Département d'Etude des Combustibles, plus précisément du Laboratoire des Méthodes Numériques et Composants Physiques pour la plate-forme PLEIADES (LMCP). Ce département est rattaché à l'Institut IRESNE, l'Institut de REcherche sur les Systèmes Nucléaires pour la production d'Energie bas carbone. La thèse sera réalisée en collaboration avec une équipe de l'Université de Nice offrant ainsi un encadrement à la fois académique et en lien avec les problématiques industrielles. Elle s'inscrit plus largement dans le projet Fast-in-Fuels, au sein du Programme Prioritaire de Recherche PEPR DIADEM.

Le candidat sélectionné possédera un solide bagage en calcul scientifique, en analyse et analyse numérique d'équations aux dérivées partielles, ainsi que des notions d'optimisation. Idéalement, il aura également des connaissances de base en thermique et mécanique des milieux continus. Le sujet proposé a un objectif appliqué ciblé, mais il possède une véritable composante exploratoire. Par ailleurs, il se trouve au carrefour de champs scientifiques variés. C'est pourquoi il sera attendu de l'étudiant en thèse de faire preuve de curiosité et créativité.

[1] Review of accident tolerant fuel concepts with implications to severe accident progression and radiological releases, 2020.
[2] G. Allaire. Shape optimization by the homogenization method, volume 146 of Applied Mathematical Sciences. Springer-Verlag, New York, 2002.
[3] T. Devictor. Optimisation géométrique pour des combustibles nucléaires innovants et plus sûrs. Thèse de doctorat, 2025.

L'industrie nucléaire vise à développer des combustibles nucléaires toujours plus sûrs avec des combustibles appelés « Accident-Tolerant Fuel » [1].
Cela passe notamment par la conception de combustibles fonctionnant à relativement basse température (dits «froids») en fonctionnement nominal, ce qui peut s'obtenir par l'ajout d'additifs très conducteurs (métal).

L'objectif de la thèse est de mettre en oeuvre des stratégies numériques, afin de pouvoir proposer des combustibles innovants. Pour ce faire, on utilisera des techniques mathématiques et numériques récentes liées à l'optimisation de forme.

L'étude commencera par une modélisation simple des phénomènes thermo-mécaniques [3]. Puis, un aller- retour entre l'implémentation de méthodes, les résultats obtenus et la modélisation physique sera nécessaire, afin de reformuler des problèmes physiques plus complexes sous une forme numériquement accessible. Un des enjeux est la mise au point d'un code numérique 3D, impliquant des stratégies de parallélisation massive.