L'Institut de Radioprotection et de Sûreté Nucléaire est un acteur de premier plan dans les domaines des activités nucléaires et de la radioprotection, à la fois centre de recherche et pôle d'expertise pluridisciplinaire rassemblant 1 800 personnes. L'Institut opère sous la tutelle conjointe des ministres chargés de la Défense, de l'Environnement, de l'Industrie, de la Recherche et de la Santé.

Sujet du stage : Modélisation à l’échelle mésoscopique du comportement mécanique d’une éprouvette en béton atteinte de RSI

La réaction sulfatique Interne (RSI) est une pathologie du béton, engendrant des expansions et des dégradations irréversibles des ouvrages. L'origine de la RSI est la formation de l'ettringite dissoute par une augmentation de la température au jeune âge du béton et qui commence à se cristalliser tardivement dans le béton durci. Dans les ouvrages de génie civil nucléaire, comme les enceintes de confinement des réacteurs, cette pathologie ne peut pas être écartée à cause de la présence de pièces massives où la température du béton au jeune âge pourrait dépasser cette température critique. Dans certaines conditions, des désordres importants peuvent ainsi apparaître et mettre en défauts les exigences de sûreté qui lui sont attribuées, notamment sa tenue structurelle et sa fonction de confinement pour la rétention des produits radioactifs.

Pour étudier ce phénomène, nous proposons d'utiliser une modélisation mécanique à l'échelle mésoscopique d'une éprouvette cylindrique de béton développant la RSI.

L'objectif du stage est d'évaluer la relation entre la quantité d'ettringite précipitée, l'expansion axiale de l'éprouvette et la fissuration observée du béton.

Dans le cadre de ses activités de recherche sur la sûreté des réacteurs nucléaires, l'IRSN a développé une approche micromécanique basée sur la notion de zones cohésives frottantes pour l'analyse de la tenue des structures hétérogènes. La plateforme numérique associée, XPER, permet de simuler l'initiation, la propagation de multi fissures et les comportements post-fractures tels que le contact frottant.

A l'aide de cet outil numérique, le stagiaire s'attachera à mener une campagne d'essais numériques sur des éprouvettes tridimensionnelles atteintes de RSI, à l'échelle mésoscopique. A cette échelle, les granulats seront discrétisés explicitement. L'ettringite cristallisée sera supposée se déposer dans les zones les plus fragiles du béton, à savoir dans les interfaces entre la pâte et les granulats (interface appelée ITZ). Le gonflement de la pâte sera pris en compte à l'aide d'une dilatation thermique équivalente. L'objectif est d'une part de comparer l'évolution de l'expansion axiale obtenue dans les éprouvettes en fonction du gonflement dû à la cristallisation de l'ettringite, et d'autre part, d'étudier la fissuration et les désordres mécaniques.

Les granulats seront initialement considérés de forme sphérique. L'amélioration de la modélisation de la forme des granulats, et notamment la prise en compte de leur géométrie réelle (polyédrique) pourra être abordée dans cette étude.

Le stage se déroulera principalement dans les locaux de l'IRSN à Cadarache, au sein du LSMA. Pendant la période de stage, des réunions d'avancement régulières seront prévues en Teams avec l'équipe du LMAPS de l'IRSN, à Fontenay-Aux-Roses.

Des connaissances obligatoires en simulation numérique dans le domaine du génie civil sont nécessaires pour mener à bien le stage.

Des connaissances sur les pathologies du béton et la modélisation micro mécanique et fissuration seront appréciées.

Aptitudes comportementales : Autonomie, curiosité, esprit d'équipe et excellent relationnel.

La diversité est une des composantes de la politique RSE, RH et Qualité de Vie au Travail à l’IRSN.

Par conséquent, nous accordons la même considération à toutes les candidatures, sans discrimination, pour inclure tous les talents.

Quelles que soient les différences, nous souhaitons attirer, intégrer et fidéliser nos candidats et nos collaborateurs au sein d’un environnement de travail inclusif.

L'IRSN conduit une politique active depuis de nombreuses années en faveur de l'égalité des chances au travail et l'emploi des personnes handicapées. Si vous êtes en situation de handicap, n'hésitez pas à nous faire part de vos éventuels besoins spécifiques afin que nous puissions les prendre en compte.