Cette thèse se consacre à la mise en place d’un modèle multiphysique du frittage pour simuler l’impact de la composition et des propriétés physiques de l’atmosphère sur la cinétique de densification du combustible à l’échelle de la pastille.

Le frittage des matériaux céramiques est une étape clé dans de nombreux processus industriels. C’est également le cas pour les combustibles utilisés dans les centrales nucléaires électrogènes. Les caractéristiques microstructurales du combustible et son comportement en réacteur dépendent de cette étape.

Cette thèse se consacre à la mise en place d’une modélisation macroscopique (échelle de la pastille) du frittage couplant la thermique, la chimie et la mécanique, afin de simuler l’impact de la composition et des propriétés physiques de l’atmosphère sur la densification du combustible. Cette échelle permet en premier lieu de considérer les gradients de densité issus du pressage, mais également de prendre en compte la cinétique de diffusion d’oxygène impactant localement la vitesse de densification.
La densification modifiant la porosité, le transport d’oxygène est donc impacté. Un couplage multiphysique est donc nécessaire afin de prendre en compte les phénomènes d’interaction entre la diffusion, la thermique et la réponse mécanique de la pastille. Le modèle de densification repose sur une modélisation thermomécanique en grandes transformations du frittage dont la loi de comportement est une loi viscoplastique poreuse dont les paramètres évoluent avec l’évolution de la microstructure. Cette thèse sera donc à l’interface entre plusieurs spécialités et échelles.