Stage : OFFRE POURVUE Calculs atomistiques dans U3Si2 H/F
"Le stage est proposé au sein du Département d'Etudes des Combustibles (DEC), localisé sur le centre de Cadarache. Ce département est rattaché à l'institut IRESNE (Institut de recherche sur les systèmes nucléaires pour la production d'énergie bas carbone) de la Direction des Energies (DES). Il mène une activité centrée autour du combustible nucléaire dans l'objectif d'accroître les performances et la sûreté des réacteurs actuels (générations 2&3) et de développer les combustibles nucléaires des réacteurs du futur (4ème génération). Il a pour mission d'acquérir, d'intégrer et capitaliser les connaissances relatives à la conception, à la fabrication, à la caractérisation et à l'étude du comportement des éléments combustibles nucléaires en réacteur. Les activités du DEC associent simulation numérique/modélisation, expérimentation dans des laboratoires dédiés aux combustibles nucléaires (Laboratoire UO2, laboratoire de haute activité LECA-STAR), analyses radiochimiques et chimiques.Le DEC rassemble environ 250 ingénieurs, chercheurs et techniciens et contribue à la formation par la recherche avec l'accueil de plus d'une centaine de stagiaires (Master, Ecole d'ingénieurs, DUT…), d'apprentis, de doctorants et post-doctorants. Il entretient de nombreuses collaborations avec des partenaires industriels, des laboratoires académiques (universités, CNRS) que ce soit au niveau national ou international
Matériaux, physique du solide
Stage
OFFRE POURVUE Calculs atomistiques dans U3Si2 H/F
Calcul des propriétés thermodynamiques de U3Si2
4 à 6 mois
Contexte:
Les alliages d'uranium et de silicium, et en particulier U3Si2, sont étudiés comme alternative au dioxyde d'uranium dans les réacteurs nucléaires à eau pressurisée. Ces composés présentent plusieurs avantages, notamment une plus grande conductivité thermique et une plus grande densité en uranium. Les propriétés thermodynamiques (chaleur spécifique, conductivité et expansion thermique…) sont des données essentielles pour le design du combustible. Elles reposent sur la connaissance des vibrations atomiques et plus spécifiquement sur le spectre de phonons et la structure du matériau.
Objectifs:
L'objectif du stage sera de calculer le spectre de phonons de différentes structures du composé U3Si2 en tenant compte des effets anharmoniques présents à haute température et en utilisant les outils de simulations développés au CEA. Les quantités thermodynamiques obtenues à partir de ces spectres seront ensuite comparées aux données expérimentales et aux calculs de la littérature.
Déroulement:
Dans un premier temps, le stagiaire devra prendre en main le code de simulation atomique VASP et le code de calcul de phonons A-TDEP. Il calculera ensuite les spectres de phonons à 0 K dans l'approximation harmonique avant de simuler des supercellules en dynamique moléculaire pour tenir compte des effets anharmoniques. Une analyse des résultats en fonction des différentes approximations sera ensuite menée pour quantifier l'importance de l'anharmonicité sur les propriétés thermodynamiques, avant une comparaison avec les données expérimentales.
Collaborations:
Collaboration avec le CEA/DAM (Paris) où les outils de calcul des phonons en température ont été développés.
Utilisation des codes VASP et A-TDEP. Travail effectué sous Linux. Accès aux calculateurs du CEA et
Ecole d'Ingénieur ou Master Recherche en Physique du solide, Physique Théorique, Chimie-Physique.
26-03-2024
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