Modélisation multi-physique de la fissuration-guérison dans un milieu thermoélastique : application au comportement des combustibles nucléaires

Résumé: Ces travaux portent sur la modélisation du comportement du combustible nucléaire, dont l’état thermomécanique impacte directement la sûreté des réacteurs. Pour améliorer l’estimation de cet état thermomécanique, il apparaît nécessaire de prendre en compte la fissuration du combustible ainsi que sa possible guérison. Le processus de guérison est associé à un phénomène de « soudage par diffusion » des fissures, se produisant sous certaines conditions thermiques et mécaniques. Il est interprétable à l’échelle macroscopique comme un processus physico-chimique local thermiquement activé et nécessitant un contact entre les deux lèvres de la fissure. Dans ce contexte, l’objectif de cette thèse est de développer un nouveau modèle constitutif du combustible, capable de décrire, sous sollicitations thermomécaniques cycliques, à la fois les mécanismes de fissuration et leur guérison partielle.
L’approche retenue s’appuie sur deux variables internes couplées, permettant de représenter la fissuration comme un phénomène réversible et la guérison comme une réserve s’épuisant de manière irréversible, ce qui rend possible la description de plusieurs cycles de fissuration-guérison. Deux déclinaisons sont proposées : un modèle local basé sur la méthode des zones cohésives et un modèle non local fondé sur la
méthode du champ de phase.

Jury: 

    Jérémy Bleyer, ENPC, rapporteur
    Yann Monerie, Univ. Montpellier, rapporteur
    Djimédo Kondo, Sorbonne Univ, examinateur
    Véronique Lazarus, ENSTA Paris, examinatrice
    Laurent Stainier, Centrale Nantes, examinateur
    Stéphane Lejeunes, Directeur de thèse
    Mihail Garajeu, Co-directeur de thèse
    Victor Blanc, CEA, Co-encadrant
    Adrien Socié, CEA, Co-encadrant, invité
    Thomas Helfer, CEA, Co-encadrant, invité

Illustration du phénomène de guerison partielle sur le modèle de champs de phase

La soutenance de thèse de Lucas Salmon est prévue le 6 novembre à 13h30 - amphithéâtre du LMA