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SL-DES-24-0191 - Caractérisation et modélisation du comportement de joints d’étanchéité en verre pour des applications d’

Wed, 11 Oct 2023 02:15:12 Z

Domaine : Sciences pour l'ingénieur
Contrat : Thèse
Description du sujet de thèse :
La production d’hydrogène décarbonée revêt un caractère particulièrement important pour le mix énergétique du futur. Une des technologies identifiées repose sur l’électrolyse de la vapeur d'eau à haute température (EHT). Les conditions de fonctionnement de ce procédé nécessitent le développement de joints spécifiques en verres pour étancher les cellules d’électrolyse. La problématique technique d’usage de tel joint est en lien direct avec la perte d’étanchéité. Cette dernière intervient suite à un problème d’adhésion à l’interface ou à une fissuration du matériau lors des cyclages thermiques générés au cours du fonctionnement de l’électrolyseur. L’objectif de la thèse est d’étudier les performances en étanchéité de ces joints de verres. Un premier volet de l’étude sera dédié aux essais d’étanchéité servant à discriminer le type de fuite en fonction des verres proposés. Dans un deuxième temps, la caractérisation mécanique du verre en température sera réalisée pour construire une loi de comportement. L’ensemble du travail de thèse aura pour but d’établir un lien entre les propriétés physico-chimiques du verre vis-à-vis de ses propriétés mécaniques et d’étanchéité. Les connaissances acquises grâce aux essais et à la modélisation permettront d’émettre des recommandations sur le joint de verre afin de satisfaire le critère d'étanchéité en fonctionnement de l’électrolyseur. La thèse s’inscrit dans le cadre du développement des EHT en vue d’une production à l’échelle industrielle. Elle sera menée en collaboration avec GENVIA (financement CIFRE), le CEA et l’Institut de Physique de Rennes. Le candidat devra être titulaire ou en cours d’obtention d’un Master 2 en science des matériaux. De fortes connaissances en mécanique devront être acquises, les étudiants ayant une première expérience en simulation numérique seront privilégiés. De bonnes capacités de synthèse et de communication sont attendues afin de collaborer avec les différentes équipes impliquées dans le projet. Les compétences développées en mécanique des verres et l’expérience acquise dans le domaine des EHT seront un atout pour le futur docteur. Ces années de formation permettront à l’étudiant d’user de ses connaissances scientifiques au service de la transition énergétique.

Caractérisation et modélisation du comportement de joints d’étanchéité en verre pour des applications d’électrolyse à haute température

SL-DES-24-0186 - Modélisation prédictive de l’altération des verres de confinement de déchets nucléaires

Wed, 11 Oct 2023 02:15:11 Z

Domaine : Sciences pour l'ingénieur
Contrat : Thèse
Description du sujet de thèse :
En France, les déchets vitrifiés issus du traitement des combustibles nucléaires doivent être stockés en profondeur dans des couches géologiques argileuses. Dans cet environnement confiné et peu poreux, l'interaction chimique entre le verre, les produits de corrosion des enveloppes métalliques et l'argilite du site devrait contrôler l’altération du verre une fois que le milieu sera à nouveau saturé en eau. Prédire l’altération à long terme des colis vitrifiés nécessite une compréhension approfondie des mécanismes réactionnels, qui sont nombreux et étroitement liés. En pratique, ces mécanismes sont classés en fonction de leur importance sur la cinétique d’altération, puis sont intégrés au sein de modèles adaptés aux échelles de temps et d'espace pertinentes. La thèse porte sur la modélisation géochimique de l’altération du verre, qui est réalisée en utilisant un code de transport réactif (CHESS/HYTEC), une base de données thermodynamique et une loi cinétique pour les verres (modèle GRAAL2, dérivé du modèle GRAAL (Frugier et al. 2018)). Ce modèle tient compte du rôle de la composition de la couche d'altération du verre sur son caractère protecteur, ce qui permet à GRAAL2 de simuler des variations de la vitesse d’altération en fonction de la composition du verre et des conditions environnementales.

Modélisation prédictive de l’altération des verres de confinement de déchets nucléaires

SL-DES-24-0078 - Etude et mise en oeuvre de la photocatalyse en réacteur Taylor-Couette

Wed, 11 Oct 2023 02:15:11 Z

Domaine : Sciences pour l'ingénieur
Contrat : Thèse
Description du sujet de thèse :
Le domaine des réactions photocatalytiques hétérogènes offre une solution intéressante à divers défis écologiques. Pour exploiter ces techniques à grande échelle, il est essentiel d'étudier en profondeur les facteurs qui influencent leur efficacité. Ces facteurs comprennent notamment la transmission de la lumière dans le système, l’hydrodynamique du réacteur, les réactions chimiques spécifiques impliquées et surtout le couplage de l’ensemble de ces éléments. Dans ce sujet de thèse, la polyvalence de l’écoulement de Taylor-Couette, qui permet d’aller d’un écoulement piston à une turbulence élevée dans un même appareil tout en autorisant un éclairement élevée grâce à une rapport surface/volume maximisé, sera exploitée pour étudier ces différents phénomènes et leurs couplages. L’étude s’appuiera sur des simulations Monte Carlo et des simulations numériques directes pour décrire respectivement le comportement de la lumière et l’écoulement polyphasique dans le réacteur et ainsi identifier et étudier les paramètres d’influence tels que la structure de l’écoulement, la distribution spatiale des particules, le transport des photons et l’interactions photons-matière à l'intérieur du réacteur, sans oublier le rôle du gaz. Ces simulations seront comparées à des résultats expérimentaux obtenus sur une maquette optique dédiée et permettront d’améliorer la compréhension des couplages dans ces photoréacteurs. La thèse est située sur le centre CEA de Marcoule, proche d'Avignon, dans une équipe pluridisciplinaire résolument orientée vers les procédés pour la transition écologique. Le candidat recherché est un ingénieur et/ou titulaire d'un master 2 avec un profil généraliste désireux de jouer un rôle actif dans la transition écologique. A l’issue de cette thèse, le candidat aura une première expérience des problématiques actuelles liées à l'économie circulaire des énergies bas carbone. Ce type de profil polyvalent sera sans un aucun doute un atout pour une poursuite de carrière aussi bien dans le milieu académique que dans l’industrie.

Etude et mise en oeuvre de la photocatalyse en réacteur Taylor-Couette

SL-DRT-24-0106 - Guidage astucieux des outils de géneration de tests

Wed, 11 Oct 2023 02:15:11 Z

Domaine : Sciences pour l'ingénieur
Contrat : Thèse
Description du sujet de thèse :
Le fuzzing est une technique de génération de tests automatisée. Il consiste en une exécution répétée d'un programme avec des entrées générées automatiquement, afin de déclencher des plantages, symptômes de bugs sous-jacents au niveau du code, qui peuvent ensuite être corrigés. Un défi majeur dans ce domaine consiste à passer d’une exploration indistincte du fonctionnement des programmes à un guidage astucieux vers la découverte de bugs importants. Profitant de l’expertise de notre équipe et de nos travaux antérieurs, l'objectif de la thèse est de proposer, mettre en œuvre et évaluer des moyens pour relever ce défi, en tirant avantage de mécanismes de guidage plus fins.

Guidage astucieux des outils de géneration de tests

SL-DES-24-0064 - Apport de l’intelligence artificielle pour établir des cartographies tridimensionnelles de la contaminat

Wed, 11 Oct 2023 02:15:11 Z

Domaine : Sciences pour l'ingénieur
Contrat : Thèse
Description du sujet de thèse :
La connaissance de l’inventaire radiologique d’une installation nucléaire est essentielle pour garantir, tout au long de la vie de l’installation, la maitrise des risques liés à la sûreté-criticité et la maitrise de l’impact radiologique sur l’homme et sur l’environnement. La maîtrise de l’état radiologique des procédés et des équipements d’une installation permet de définir des scénarios d’intervention sûrs afin d’optimiser les opérations de maintenance ou des opérations d’assainissement/démantèlement en milieu hostile et d’optimiser la gestion des déchets. Lors du démantèlement d’une installation nucléaire, des opérations d’assainissement doivent être menées dans le but de déclasser définitivement les zones à déchets nucléaires en zones à déchets conventionnels. Cette étape implique au préalable d’établir une cartographie précise de la radioactivité d’origine artificielle au sein des structures de génie civil en béton. Pour pallier aux limitations des méthodologies existantes et conformément aux directives de l’Autorité de Sûreté Nucléaire (ASN), le sujet de thèse proposé vise à développer une méthodologie de caractérisation radiologique non destructive innovante et performante, utilisant des algorithmes d’apprentissage (intelligence artificelle) pour analyser de manière automatisée des mesures in situ de spectrométrie gamma avec un détecteur Germanium hautement résolu. La finalité est d’établir en temps réel des cartographies tridimensionnelles de la distribution des contaminants dans des structures de génie civil contaminées des INB. La méthodologie de caractérisation développée à l’issue du projet présentera un fort potentiel de valorisation industrielle en particulier dans le domaine de l’assainissement et du démantèlement. Le thésard travaillera au sein d’une équipe qui dispose d’un fort retour d’expériences dans le développement et la mise en œuvre in situ de techniques et méthodes de caractérisation radiologique non destructives (techniques d’imagerie alpha, gamma et techniques de spectrométrie alpha, bêta, gamma). Le thésard aura l’opportunité d’évaluer les solutions proposées sur des chantiers de démantèlement parmi les plus importants au monde.

Apport de l’intelligence artificielle pour établir des cartographies tridimensionnelles de la contamination dans les structures de génie civil des INB à partir de mesures de spectrométrie gamma

SL-DES-24-0086 - rétro-conception automatique de maquettes BIM par apprentissage automatique

Wed, 11 Oct 2023 02:15:11 Z

Domaine : Sciences pour l'ingénieur
Contrat : Thèse
Description du sujet de thèse :
Le BIM (Building Information Modelling) ou « maquette numérique du bâtiment » est aujourd’hui devenu un standard dans la gestion des informations d’une usine, d’un bâtiment ou d’une installation industrielle. L’approche BIM est particulièrement adaptée dans les environnements industriels complexes, en particulier pour les installations nucléaires, car il s’avère être un outil pertinent sur tout le cycle de vie de l’installation, que ce soit en phase de conception, de construction, d’exploitation et de démantèlement, en proposant une modélisation partagée, intelligente et structurée. Cette démarche est centrée sur une maquette 3D, généralement réalisée à partir d’un nuage de points obtenu par lasergrammétrie. La plupart du temps, il est possible d’acquérir en même temps des photos panoramiques. A partir de ce nuage de points, une maquette 3D est, en règle générale, reconstruite pour représenter les équipements présents de manière unitaire en objets solides. Cette étape de reconstruction de la maquette 3D, souvent longue et fastidieuse, est aujourd’hui réalisée manuellement par un projeteur CAO. Ce sujet de thèse propose de développer une méthode automatique de reconstruction de maquettes BIM à partir de nuages de points par apprentissage automatique et d’analyse d’image, en exploitant à la fois le nuage de points et les photos panoramiques disponibles. Les environnements des installations nucléaires sont composés de procédés en acier ou alliages bien spécifiques, et comportent principalement des équipements de tuyauteries. En couplant le machine learning et le computer vision, en utilisant à la fois des méthodes de clustering et de classification d’une part et de reconnaissance de forme et d’image d’autre part, le travail consiste à identifier directement dans le nuage de points des objets appartenant à des familles d’objets métier de type tuyau, coude, vannes, support, raccords, cuve…, ainsi que certaines de ses métadonnées : le matériau qui les compose, ses propriétés géométriques (diamètre, épaisseur, longueur), son volume et sa masse.

rétro-conception automatique de maquettes BIM par apprentissage automatique

SL-DES-24-0091 - Développement de méthodologies de test de systèmes électroniques destinés aux environnements irradiants

Wed, 11 Oct 2023 02:15:11 Z

Domaine : Sciences pour l'ingénieur
Contrat : Thèse
Description du sujet de thèse :
Les chantiers d’assainissement et démantèlement (A&D) et plus généralement les installations nucléaires mettent en œuvre des équipements électroniques (capteurs, vecteurs mobiles, robots, bras téléopérés…) dans des environnements irradiants. Or, l'effet des rayonnements est l'un des principaux facteurs affectant la fiabilité des composants et systèmes électroniques. Dans ce cadre, l’évaluation de composants et systèmes électroniques permet d’identifier les technologies les plus tolérantes aux environnement irradiants et également de déterminer quelles sous fonctions sont les plus sensibles. Pour répondre à cette problématique, il est nécessaire de développer des méthodologies de qualification de l’électronique pour le domaine du nucléaire en s’appuyant sur l’expérience du domaine spatial mais en prenant en compte certaines spécificités : l’environnement peut y être beaucoup plus sévère, l’utilisation de composants commerciaux y est très répandue et une approche au niveau système doit être considérée (car il n’est pas envisageable de tout développer en partant du composant). Les tests au niveau système et l’utilisation de composants COTS en environnement irradiant sont des problématiques émergentes et suscitent l’intérêt de nombreux acteurs. Le travail de thèse commencera donc par l’étude de systèmes spécifiquement développés. Nous aurons alors une maitrise et une connaissance complète du système et surtout des composants élémentaires qui le compose. Il nous sera possible de caractériser sous faisceau chaque composant élémentaire et le système complet. La synergie de dégradation entre le système et le composant élémentaire fera l’objet d’études pour évaluer les règles de dégradation avant de passer à la mise en place de méthodologies qui pourront ensuite être évaluées sur des systèmes commerciaux « boite noire ». L’objectif est de vérifier que les conclusions obtenues lors de la première étape seront toujours vérifiées et de déterminer les observables nécessaires à l’identification d’une défaillance. Des méthodes innovantes d’analyse de données basées sur l’IA pourront également être mises en place en fonction du type et du volume des données collectées. Il est également essentiel, compte tenu des quantités attendues de systèmes à tester, de compléter ces travaux par une rationalisation des moyens d’irradiation. Pour cela, des essais seront menés, notamment sur le filtrage des photons X dans le domaine photoélectrique pour garder uniquement le domaine Compton et ainsi avoir une équivalence au Cobalt60. Au final, une méthodologie devra être mise en place. Cette méthodologie devra prendre en compte aussi bien l’approvisionnement des systèmes, la définition des observables, la définition des conditions d’irradiation et de caractérisation ainsi que l’analyse des défaillances élémentaires et fonctionnelles observées. Une partie du travail de thèse s’attachera également à définir la structure d’une base de données « radiation » permettant de répertorier les tests en radiation réalisés sur des composants et des systèmes électroniques.

Développement de méthodologies de test de systèmes électroniques destinés aux environnements irradiants

SL-DAM-24-0028 - Etude de la réponse dynamique du molybdène à un choc laser

Wed, 11 Oct 2023 02:15:11 Z

Domaine : Sciences pour l'ingénieur
Contrat : Thèse
Description du sujet de thèse :
Depuis quelques années, le molybdène est utilisé pour plusieurs applications dynamiques, notamment dans le domaine de la défense comme revêtement de charges creuses, impliquant de fortes sollicitations mécaniques (grandes vitesses de déformation, grandes déformations, fortes pressions, …). Pour autant, ce matériau a été caractérisé essentiellement en quasi-statique ou à des pressions extrêmes pour des besoins en planétologie, par exemple. Les chocs laser, comparés à d'autres sources de sollicitations dynamiques (impacts, explosifs, ...), bénéficient de plusieurs avantages. Ils permettent de couvrir un large spectre de sollicitations - en faisant varier l'intensité, la taille et la durée du pulse laser - , d'étudier la réponse élasto-plastique du matériau à très haute vitesses de déformation, et de réaliser des analyses post-mortem facilitées par la capacité de récupération des échantillons offertes par ce dispositif. L'objectif de ce travail de thèse, co-encadré par l'Institut Pprime à Poitiers, est de caractériser le comportement du molybdène sous choc laser, sur une gamme de sollicitations représentatives du fonctionnement d'une charge creuse, d'évaluer et de faire évoluer, si besoin, les modèles de comportement existants pour ce matériau. Des configurations innovantes seront également étudiées et mises en oeuvre. A cette fin, le candidat devra notamment dimensionner, réaliser et exploiter des essais de choc laser permettant : - de caractériser le comportement élasto-plastique par des mesures de vitesse en face arrière et, si possible, par des mesures de température; - la récupération et l'analyse post-mortem des échantillons ; - l'étude de la phase d'implosion génératrice du jet d'une charge creuse sur des échantillons entaillés ; - l'analyse de l'effet d'un choc incliné sur le molybdène.

Etude de la réponse dynamique du molybdène à un choc laser

SL-DAM-24-0024 - Stabilité d'écoulements d'ablation en fusion par confinement inertiel : croissances transitoires

Wed, 11 Oct 2023 02:15:11 Z

Domaine : Sciences pour l'ingénieur
Contrat : Thèse
Description du sujet de thèse :
La fusion par confinement inertiel (FCI) vise à produire de l'énergie à partir de réactions nucléaires de fusion entre éléments légers. Une voie possible pour obtenir les hautes densités et températures nécessaires au déclenchement des réactions de fusion, consiste à imploser un micro-ballon, rempli d'un mélange fusible, au moyen d'un rayonnement intense. Ce rayonnement provoque une vaporisation violente – ablation – de l’enveloppe du micro-ballon conduisant à l’implosion de celui-ci. La durée limitée de l'implosion du micro-ballon met en exergue la nécessité d'identifier d'éventuelles croissances transitoires de perturbations susceptibles de dominer l'écoulement sur des temps courts. Pour cette thèse on souhaite procéder à de telles identifications pour des écoulements d'ablation auto-semblables fortement accélérés, à symétrie plane ou sphérique, pertinents pour décrire la phase principale d'une implosion. Ce travail sera mené au moyen d'une méthode direct-adjoint de l'analyse de stabilité non-modale, développée précédemment pour des écoulements d'ablation auto-semblables à faible accélération, qu'il faudra adapter aux configurations à fortes accélérations. Les résultats obtenus pourront être exploités pour définir dans un contexte plus réaliste des simulations « multi-physiques » d'implosions de micro-ballon.

Stabilité d'écoulements d'ablation en fusion par confinement inertiel : croissances transitoires

SL-DRT-24-0016 - Modélisation avancée des couches de diffusion des gaz (GDL) pour piles à combustibles PEMFC: imprégnatio

Wed, 11 Oct 2023 02:15:11 Z

Domaine : Défis technologiques
Contrat : Thèse
Description du sujet de thèse :
Dans le cadre de solutions H2 pour la transition énergétique, la pile à combustible à membrane échangeuse de protons (PEMFC) est une solution pertinente pour la production d’énergie électrique à faible teneur en carbone. Le projet européen DECODE propose de développer une chaîne entièrement numérique d’outils de conception, en intégrant les propriétés des matières premières et la fabrication et l’assemblage des différents composants, pour prédire la performance de cette pile « virtuelle ». Cela aidera à réduire le coût et le temps de développement des matériaux / composants améliorés adaptés aux différentes applications à l’avenir. Le composant considéré dans cette thèse est la couche de diffusion de gaz (GDL), qui est une combinaison d’un substrat microporeux fibreux et d’une couche micro/nano poreuse (MPL pour la couche microporeuse). Le travail sera divisé en différentes étapes : a) basé sur des images 3D (réelles ou virtuelles) du substrat fibreux, simulation du traitement hydrophobe et du dépôt du MPL ainsi que de leur séchage pour déterminer la distribution 3D des divers composants (fibres, hydrophobie et MPL); b) simulation des propriétés de transport mono et diphasique de la GDL comme données d'entrée des modèles de performance à plus grande échelle; c) analyse de sensibilité des principaux procédés de fabrication (propriétés de l’encre, paramètres de séchage… )

Modélisation avancée des couches de diffusion des gaz (GDL) pour piles à combustibles PEMFC: imprégnation et séchage des encres, distributions 3D et propriétés effectives

SL-DRT-24-0005 - L'apprentissage de la manipulation fine et dextre par la vision et les observations kinesthésiques

Wed, 11 Oct 2023 02:15:11 Z

Domaine : Défis technologiques
Contrat : Thèse
Description du sujet de thèse :
La manipulation robotique fine et dextre pose des défis importants en raison de la nécessité d'une manipulation d'objets précise, de la coordination des forces de contact et de l'utilisation des observations visuelles. Cette recherche vise à relever ces défis en examinant l'intégration des capteurs visuels et kinesthésiques et des techniques sim2real. L'objectif est de développer des algorithmes et des modèles de bout en bout qui permettent aux robots de manipuler des objets avec une précision et une adaptabilité exceptionnelles. La recherche se concentrera sur l'apprentissage à partir de données à grande échelle, le transfert de connaissances des simulations aux scénarios du monde réel et la généralisation efficiente par le réglage fin à faible échantillonnage.

L'apprentissage de la manipulation fine et dextre par la vision et les observations kinesthésiques

SL-DRT-24-0030 - Tests basés sur des scénarios pour les systèmes automatisés : améliorer la sécurité et la fiabilité conf

Wed, 11 Oct 2023 02:15:11 Z

Domaine : Défis technologiques
Contrat : Thèse
Description du sujet de thèse :
Cette recherche vise à étudier l'efficacité des tests basés sur des scénarios en tant qu'approche complète et robuste pour évaluer les performances des Systèmes Automatisés (SA) tout en améliorant leur sécurité et leur fiabilité par rapport aux réglementations et aux normes. L'objectif principal de cette thèse sera d'étudier les avantages des tests basés sur des scénarios pour les systèmes automatisés et leur conformité aux réglementations et aux normes. Les sous-objectifs suivants seront poursuivis : - Effectuer une étude de la littérature et des pratiques sur les méthodologies de test des SA, en mettant l'accent sur les défis uniques posés par les algorithmes complexes de prise de décision des SA et l'interaction avec l'environnement dynamique. - Développer un framework de test basé sur des scénarios pour l'identification, la génération, la sélection et l'exécution systématiques de scénarios réalistes et divers, pour les SA - Analyser les lacunes ou les domaines de non-conformité concernant les concepts et exigences clés décrits dans les réglementations et les normes et examiner leur applicabilité, leurs implications et leurs améliorations pour les tests basés sur des scénarios. - Effectuer une évaluation du framework proposé à travers différentes applications réelles et quasi réalistes (divers types, différents niveaux d'automatisation et divers scénarios réels) pour évaluer l'applicabilité et les avantages de la méthodologie. Les résultats et les recommandations de cette recherche guideront in fine les fabricants, les régulateurs et les parties prenantes dans le développement et la validation de SA conformes au cadre réglementaire, favorisant le déploiement sûr et responsable des systèmes automatisés à l'avenir.

Tests basés sur des scénarios pour les systèmes automatisés : améliorer la sécurité et la fiabilité conformément aux réglementations et aux normes

SL-DRT-24-0026 - Estimation de l'incertitude d'un réseau de neurones profond sur des cibles embarquées

Wed, 11 Oct 2023 02:15:11 Z

Domaine : Défis technologiques
Contrat : Thèse
Description du sujet de thèse :
Au cours de la dernière décennie, les réseaux neuronaux profonds (DNN) sont devenus un choix populaire pour mettre en œuvre les composants basés sur de l'apprentissage (LEC) dans les systèmes automatisés grâce à leur efficacité dans le traitement d'entrées complexes et à leur puissant apprentissage de représentation qui surpasse les performances des méthodes traditionnelles. Malgré les progrès remarquables réalisés dans l'apprentissage des représentations, les réseaux neuronaux doivent également représenter la confiance dans leurs prédictions pour pouvoir être déployés dans des systèmes critiques en termes de sécurité. Les réseaux neuronaux bayésiens (BNN) offrent un cadre fondé sur des principes pour modéliser et capturer l'incertitude dans les LEC. Cependant, l'inférence exacte dans les BNN est difficile à calculer. Nous nous appuyons donc sur des techniques d'échantillonnage pour obtenir une approximation de la véritable postériorité des poids afin de calculer la distribution prédictive postérieure (inférence). À cet égard, des méthodes d'échantillonnage relativement simples mais coûteuses en calcul et en mémoire ont été proposées pour l'inférence bayésienne approximative afin de quantifier l'incertitude dans les DNN, par exemple le Monte-Carlo dropout ou les Deep Ensembles. L'estimation efficace de l'incertitude des DNN sur des plates-formes matérielles à ressources limitées reste un problème ouvert, limitant l'adoption dans les applications de systèmes hautement automatisés qui possèdent des budgets de calcul et de mémoire stricts, des contraintes de temps courtes et des exigences de sécurité. Cette thèse vise à développer de nouvelles méthodes et des optimisations matérielles pour une estimation efficace et fiable de l'incertitude dans les architectures DNN modernes déployées dans des plateformes matérielles avec des ressources de calcul limitées.

Estimation de l'incertitude d'un réseau de neurones profond sur des cibles embarquées

SL-DRT-24-0055 - Développement de matériaux d'électrode durables pour la production d'hydrogène par électrolyse de l'eau

Wed, 11 Oct 2023 02:15:11 Z

Domaine : Défis technologiques
Contrat : Thèse
Description du sujet de thèse :
L'électrolyse haute température (EHT) est aujourd'hui envisagée comme la technologie à haut rendement pour produire l'hydrogène avec un faible impact carbone. La réaction d’électrolyse a lieu dans une cellule constituée d’un empilement de couches céramiques, dans laquelle une molécule d'eau se dissocie sous l'effet d'un courant électrique et d'un apport de chaleur pour former de l'hydrogène et de l'oxygène. Pour rendre la technologie EHT en adéquation avec les objectifs de développement durable de l'Accord de Paris, il est essentiel de réduire la dépendance aux matières premières critiques (Critical Raw Materials CRM) de cette technologie. La thèse proposée s’inscrit dans le cadre d’un projet européen, SUSTAINCELL. Celui-ci vise à soutenir l'industrie européenne dans le développement de la prochaine génération d'électrolyseurs et de technologies de piles à combustible (à basse et haute température) en développant une chaîne d'approvisionnement européenne durable de matériaux, de composants et de cellules. L’objectif de la thèse est de limiter l’utilisation de matériaux critiques dans le matériau d’électrode à oxygène, un oxyde de structure pérovskite à base de lanthane, de strontium, de cobalt et de fer, en substituant les éléments critiques par de nouveaux cations. En parallèle, une partie des travaux sera menée sur l’optimisation du procédé de synthèse, en termes de rendement et de montée en capacité. Après une étude bibliographique sur les matériaux d’électrodes à oxygène, le travail proposé sera dans un premier temps axé sur la synthèse par voie chimique ainsi que sur la caractérisation fine de différentes compositions. La compatibilité thermique et chimique avec les autres matériaux constituant la cellule sera étudiée, puis ce travail débouchera sur la mise en forme des matériaux avec les propriétés les plus intéressantes afin de les tester électriquement et électrochimiquement. Le comportement électrochimique de l’électrode sera analysé afin de comprendre l’influence des substitutions et de déterminer les performances électrochimiques

Développement de matériaux d'électrode durables pour la production d'hydrogène par électrolyse de l'eau

SL-DRT-24-0017 - Explorer l'avenir des communications par satellite : nouvelles antennes à réseaux transmetteurs à dépoin

Wed, 11 Oct 2023 02:15:11 Z

Domaine : Défis technologiques
Contrat : Thèse
Description du sujet de thèse :
Le CEA Leti propose un sujet de Doctorat pour développer de nouvelles antennes à balayage électronique efficaces pour la transmission de données des communication par satellite (Satcom). Des nouvelles architecture antennaires efficaces et à balayage électronique de faisceau sont essentielles pour les futures communications par satellite (Satcom). Les antennes à lentilles plates reconfigurables électroniquement, également connues sous le nom de réseaux transmetteurs, constituent une architecture prometteuse pour obtenir des performances de balayage élevées. Chaque élément de la lentille plate introduit un déphasage optimisé sur l'onde émise par une source primaire, afin d'orienter et de façonner le diagramme de rayonnement. Le profil de phase sur la lentille peut être modifié dynamiquement en ajoutant des dispositifs reconfigurables dans les cellules, tels que des commutateurs (par exemple des diodes pin) ou des varactors. Par rapport aux réseaux phasés, ces antennes atteignent une collimation de faisceau à gain élevé avec une consommation d'énergie et une complexité architecturale considérablement réduites. Ce travail de doctorat vise à proposer et à démontrer expérimentalement de nouveaux concepts et méthodes de conception pour les antennes à lentilles plates à orientation électronique du faisceau à large bande/multibande. Les principaux objectifs de recherche sont les suivants: . Etude de nouvelles approches pour la conception de cellules unitaires avec de larges diagrammes de rayonnement, des performances stables sous incidence oblique et un fonctionnement à large bande/multibande. . Nouvelles solutions de conception pour permettre un contrôle électronique fin du déphasage introduit par les cellules. Des cellules multicouches comprenant des diodes pin ou des varactors, ou une combinaison des deux, seront analysées. Les compromis entre la résolution de phase, la largeur de bande, la consommation d'énergie, le nombre de dispositifs reconfigurables et les lignes de polarisation seront étudiés. . Développement de procédures de synthèse dédiées pour permettre le contrôle indépendant et la mise en forme du diagramme de rayonnement à deux ou plusieurs fréquences. . Démonstration expérimentale de prototypes à faisceau fixe à double bande et à orientation électronique du faisceau en 2D à gain élevé, permettant d'obtenir des plages de balayage extrêmement larges (±60° ou plus). Les démonstrateurs seront optimisés pour fonctionner dans les bandes typiques des télécommunications par satellite (par exemple autour de 20 GHz et 30 GHz).

Explorer l'avenir des communications par satellite : nouvelles antennes à réseaux transmetteurs à dépointage de faisceau sur un large secteur angulaire pour la transmission de données

SL-DES-24-0196 - Modélisation de la vitrification de déchets de haute activité en creuset froid en alimentation liquide

Wed, 11 Oct 2023 02:15:11 Z

Domaine : Sciences pour l'ingénieur
Contrat : Thèse
Description du sujet de thèse :
La vitrification des déchets nucléaires issus du retraitement des combustibles usés est réalisée, en partie, dans un four dit creuset froid inductif à 1200°C. Les déchets initialement sous forme liquide sont introduits dans le four après une étape de séchage et calcination. Dans cette thèse il s’agit d’apporter deux briques de modélisation supplémentaires à la modélisation magnéto-thermo-hydraulique existante [1-2]. Ceci afin de considérer les cinétiques réactionnelles (thermique et chimique) associées à la phase d’alimentation en déchet sous forme liquide et les lois de comportements rhéologiques du bain de verre évolutives en fonction du temps et de la nature du milieu [3]. Des comparaisons entre simulations et expériences sur prototype à l’échelle maquette et à l'échelle 1:1 en inactif ainsi que des échanges avec des équipes de recherche américaines et tchèques sont prévues. Le profil du candidat recherché est un Mastère 2 ou d’une dernière année d’école d’ingénieur issu d’un cursus de génie des procédés / simulation numérique. [1] Barba Rossa, Thèse de doctorat, Modélisation multiphysique de l’élaboration de verre en creuset froid, 2018, https://www.theses.fr/2017GREAI050 [2] Paraiso K, Sauvage E, Schuller S, Hocine S, Lemaitre V, Burov E. Characterization and modeling of chemical reactions taking place during the vitrification of high level nuclear waste. Journal of Nuclear Materials. 2022, 569, 153878 [3] Pereira Machado, N.M., Neyret, M., Lemaître, C. et al. Thixotropic behavior of a glass melt of nuclear interest containing platinum group metal particles. Rheol Acta (2022). https://doi.org/10.1007/s00397-022-01372-x [4] Chun, J.; Pierce, D. A.; Pokorny, R. & Hrma, P.; Cold-cap reactions in vitrification of nuclear waste glass Experiments and modeling; Thermochimica Acta , 2013, 559, 32 – 39

Modélisation de la vitrification de déchets de haute activité en creuset froid en alimentation liquide

SL-DRT-24-0004 - Etude de méthodes d’inversion basées sur de la simulation et de l’apprentissage machine pour la caractér

Wed, 11 Oct 2023 02:15:11 Z

Domaine : Défis technologiques
Contrat : Thèse
Description du sujet de thèse :
Le travail de thèse s’inscrit dans le cadre des activités du Département Imagerie et Simulation pour le Contrôle (DISC) dans le domaine du Contrôle Non-Destructif (CND), et vise à caractériser des défauts en inversant des images ultrasonores de type TFM (Total Focusing Method) ou PWI (Plane Wave Imaging) via des méthodes d’apprentissage automatique et des bases de données simulées avec la plate-forme logicielle CIVA. Un premier volet portera sur l’inversion des images pour caractériser un défaut (localisation, taille, orientation…) sans a priori sur les caractéristiques recherchées, et ce, en exploitant les artefacts d’imagerie liés à l’emploi de modes de propagation non adaptés. Dans un deuxième volet, cette démarche d’inversion sera mise en œuvre dans une situation plus réaliste où les images sont affectées par des incertitudes sur les propriétés du composant et/ou sur le dispositif expérimental. Pour réduire les temps de calcul de la base de données, et gagner en robustesse et précision, on étudiera la faisabilité d’inverser de l’imagerie rapide combinant, par exemple, la méthode PWI et des méthodes de reconstruction dans le domaine de Fourier, voire la faisabilité d’inverser directement les signaux ou les spectres en s’affranchissant du calcul des images. Le méthode d’inversion sera évaluée expérimentalement avec différentes maquettes représentatives de composants industriels, et, à l’issue de thèse, une preuve de concept temps-réel sera démontrée en implémentant l’imagerie et l’inversion dans un système prototype de laboratoire.

Etude de méthodes d’inversion basées sur de la simulation et de l’apprentissage machine pour la caractérisation de défauts en imagerie ultrasonore multi-éléments

SL-DES-24-0155 - Modélisation des sections efficaces nucléaires ab-initio combinant théorie de la matrice R et fonctions

Wed, 11 Oct 2023 02:15:11 Z

Domaine : Physique théorique
Contrat : Thèse
Description du sujet de thèse :
La physique nucléaire microscopique vise à modéliser les propriétés de structure et de réaction des noyaux atomiques en se plaçant à l’échelle des nucléons avec comme ingrédient de base l’interaction élémentaire entre nucléons. Parmi les approches microscopiques, les méthodes ab-initio s’appuient sur des interactions dérivées de manière systématique via une théorie effective de la Chromo-Dynamique Quantique et ajustées dans les systèmes légers. La description quantique de N corps en interaction est transcrite dans une fonction d’onde solution de l’équation de Schrödinger à N corps. Plusieurs stratégies ont été élaborées pour approcher une solution exacte. Parmi elles, la théorie des fonctions de Green auto-cohérente reformule le problème à N corps en substituant la fonction d’onde inconnue par des fonctions de Green. Un aspect intéressant de cette théorie est qu’elle fait intervenir un champ – systématiquement améliorable – pouvant décrire l’interaction « ressentie » par un nucléon approchant le noyau. Ce champ – la « self-energy » – utilisé dans le calcul de la structure d’un noyau isolé est donc utilisable pour traiter les réactions nucléaires impliquant ce noyau. Dans un premier temps, l’étudiant devra assimiler le formalisme et prendre en main les outils associés, notamment le code HFB sphérique sPAN donnant les contributions à l’ordre 1 dans le formalisme des fonctions de Green. Les diagrammes d’interaction correspondant à l’ordre supérieur devront ensuite être implémentés. Enfin la self-energy obtenue sera utilisée pour représenter des réactions nucléaires, notamment en s’appuyant sur la théorie de la matrice-R qui permet de décrire l’état d’un nucléon dans le continuum, c’est-à-dire non-lié au noyau. Cette approche permet de traiter à la fois les contributions directe et d’échange de l’interaction du nucléon avec le noyau.

Modélisation des sections efficaces nucléaires ab-initio combinant théorie de la matrice R et fonctions de Green auto-cohérentes

SL-DES-24-0127 - Impact des ultrasons de puissance sur les propriétés d’écoulement de suspensions complexes

Wed, 11 Oct 2023 02:15:11 Z

Domaine : Sciences pour l'ingénieur
Contrat : Thèse
Description du sujet de thèse :
L’industrie nucléaire produit des déchets de diverses natures telles que des solides, des liquides mais aussi des « boues » qui sont issues des procédés de traitement des effluents ou aux résidus de fond de cuve ou de fond de piscine d’entreposage. La nature physico-chimique et l’historique de ces boues font qu’elles présentent un comportement à l’écoulement particulier les rendant parfois difficilement manipulables en amont de leur immobilisation en matrice de conditionnement. Afin de fluidifier ces suspensions de compositions variées l’action mécanique des ultrasons de puissance est envisagée. Il a récemment été montré, grâce à un montage couplant les ultrasons de puissance et la rhéologie, qu’il était possible de fortement diminuer le seuil d’écoulement et la viscosité de la boue en appliquant des ultrasons. Il s’agira dans ce travail de thèse de poursuivre les études engagées (Physico-chimie, microstructure, ultrason et rhéologie) sur des boues reconstituées ou sur des suspensions modèles simplifiées en se focalisant plus spécifiquement sur deux aspects. Le premier, plus fondamental, visera une meilleure compréhension de l’interaction entre les ultrasons de puissance et la matière avec une attention particulière portée sur l’origine des effets observés (interfaces vs volume). Le second volet sera plus appliqué avec le développement de dispositifs expérimentaux originaux à plus grande échelle pouvant générer des écoulements plus proches de situations industrielles.

Impact des ultrasons de puissance sur les propriétés d’écoulement de suspensions complexes

SL-DES-24-0216 - Modélisation simplifiée de la calcination en tube tournant

Wed, 11 Oct 2023 02:15:11 Z

Domaine : Sciences pour l'ingénieur
Contrat : Thèse
Description du sujet de thèse :
Dans le cadre du retraitement des combustibles usés de type uranium oxyde, les déchets liquides ultimes de haute activité sont conditionnées dans des verres par un procédé en deux étapes, calcination puis vitrification. La calcination transforme progressivement le déchet liquide en un résidu sec, qui est mélangé à un verre préformé dans un four de fusion. Le calcinateur est constitué d’un tube tournant chauffé par un four à résistances. Les solutions calcinées sont constituées d’acide nitrique et de composés sous leur forme nitrate ou d’insolubles sous forme d’alliages métalliques. Dans l’objectif d’améliorer la maîtrise du pilotage du calcinateur, il est proposé de le modéliser. La modélisation va consister à créer puis coupler trois modèles : • Un modèle thermodynamique permettant de représenter les transformations subies par la matière. Cette partie fera très certainement appel à des mesures ATD et ATG, couplées très certainement à une démarche de type plan d’expériences (1ère année). • Un modèle d’écoulement de la matière. Il existe déjà dans la littérature des principes de représentation très simplifié d’écoulement dans un calcinateur en tube tournant, mais il faudra faire preuve d’innovation notamment en définissant des tests pour caractériser l’écoulement de la matière au cours du processus de calcination (2ème année). • Un modèle thermique qui prendra en compte les échanges entre le four et le tube du calcinateur mais également les échanges entre la matière et le tube. Des caractérisations de coefficients d’échanges devront être réalisées(1ère année). Le couplage de ces trois modèles (3ème année) donnera naissance à une première modélisation simplifiée de la calcination. Ce modèle sera utilisé pour aider au pilotage de l’étape de calcination mais également pour former les opérateurs au pilotage de cet appareil. Vous évoluerez au sein du LDPV, une équipe pluridisciplinaire (procédé, chimie, mécanique des fluides, modélisation, mécanique, induction) composée de 16 ingénieurs et techniciens. Equipe de 30 ans d’expérience en procédé de vitrification reconnue au niveau national et international

Modélisation simplifiée de la calcination en tube tournant