L'ASNR mène des programmes de recherche afin de développer des outils d'expertise permettant d'évaluer la capacité des enceintes de confinement des réacteurs nucléaires à assurer leur mission de confinement des matières radioactives dans différentes conditions d'ambiance dans l'enceinte, notamment résultant d'un accident grave dans le réacteur (pic de pression à 6 bars absolus, température pouvant atteindre les 250°C, conditions saturantes ou partiellement saturées).
Ces programmes de recherche investiguent notamment les modifications des propriétés du béton des enceintes soumis à de telles conditions d'ambiance, en regard de la fonction d'étanchéité vis-à-vis des matières radioactives, caractérisée par un taux de fuite. En particulier, les conditions dans l'enceinte peuvent provoquer une déshydratation du béton [1], un éclatement du béton d'enrobage en face chaude [2], une fissuration en face froide, ainsi qu'une modification significative de ses propriétés, dont la perméabilité qui conditionne les transferts de matières au sein du béton [3].
Ainsi, l'objectif principal de la thèse est de fournir une meilleure compréhension des mécanismes thermo-hydro-mécanique (THM) impliqués dans le comportement du béton soumis à des conditions d'accident grave en utilisant une approche numérique-expérimentale, qui doit aboutir au développement et la validation d'un modèle de comportement poro-mécanique du béton adapté [4].

Le doctorant devra s'inspirer des modèles disponibles dans la littérature, notamment ceux développés pour la tenue au feu du béton [4], pour mettre un place une loi de comportement poro-mécanique du béton adaptée aux sollicitations THM résultant de conditions d'accident grave dans l'enceinte. Les travaux d'adaptation des modèles existants viseront à ne retenir que les phénomènes pertinents et nécessaires. Le doctorant devra porter une attention particulière à justifier tout affaiblissement, à des fins de robustesse numérique, du niveau de couplage des phénomènes physiques en jeu. Ce travail se basera sur une analyse de sensibilité probabiliste aux différents phénomènes en jeu dans le béton à ces conditions accidentelles ; l'objectif étant d'hiérarchiser les phénomènes physiques considérés dans le modèle selon leur importance vis-à-vis de la réponse attendue dans le domaine de sollicitation visée.

Le doctorant alimentera son modèle par des résultats d'essais à l'échelle de l'éprouvette. Il bénéficiera des résultats d'essais de sorption/désorption, de perméabilité et de porosité réalisés à l'I2M (Institut de mécanique et d'ingénierie - Université de Bordeaux) et validera sa démarche sur la base d'essais optimisés réalisés par mesures au tomographe neutronique rapide de l'Institut Laue Langevin (ILL) à Grenoble. Les observables d'intérêt couvriront l'évolution du front de saturation, la perte de masse et l'évolution du réseau poreux, etc. pendant le chargement thermique et en fonction du chargement mécanique appliqué.

La loi de comportement qui sera proposée devra être implémentable dans le code de calcul de mécanique des structures par éléments finis Cast3M (développé par le CEA), directement ou via le générateur de loi de comportement Mfront. Le doctorant devra ensuite valider, à l'échelle d'une maquette représentative d'une zone courante d'une enceinte de confinement 1300 MWe, la capacité prédictive du modèle poro-mécanique développé. Le doctorant devra interpréter les écarts avec les résultats expérimentaux au vu des incertitudes inhérentes à l'hétérogénéité du béton et aux incertitudes associées aux conditions d'essais.

Le doctorant développera tout au long de sa thèse une stratégie de validation à différentes échelles (éprouvette, volume de structure représentatif, maquette de structure) du modèle développé.

Références bibliographiques:
[1] S. Dal Pont et al. 2011. Modeling concrete under severe conditions as a multiphase material. DOI: 10.1016/j.nucengdes.2010.04.015.
[2] D. Dauti. 2018. A combined experimental and numerical approach to spalling of high-performance concrete due to fire. Thesis Université Grenoble Alpes.
[3] D. Dauti et al. 2018. Analysis of moisture migration in concrete at high temperature through in-situ neutron tomography. DOI: 10.1016/j.cemconres.2018.06.010
[4] S. Dal Pont et al. Software on the Thermo-hygro-chemical (THC) code for concrete at high temperatures. hal-04701767 version 1 (30-09-2024)

Diplôme d'ingénieur, M2R en génie civil, matériaux et mécaniques, calculs scientifiques, méthodes numériques ; connaissances de base du logiciel Cast3M avec un goût prononcé pour les probabilités et les statistiques

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