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Leturcq Bertrand
DOCTORANT

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Département/Laboratoire/Service : CA/DER/LAB/LMS

Bibliographie & travail en cours

Mission: 

Sujet de doctorat: Réductions de modèles thermomécaniques non-linéaires pour l’évaluation des déformations d'un cœur de réacteur à eau pressurisée

Au sein d’un réacteur nucléaire on cherche à prédire la déformation des assemblages combustibles au cours des irradiations et réorganisations successives du cœur. Ce besoin est sous-tendu par des problématiques d’exploitation industrielle, telles que la capacité à insérer un assemblage déformé,  le risque d’arrachement des grilles, et le temps de chute des barres absorbantes qui coulissent au travers des tubes-guides de l’assemblage.

Ce problème est multiphysique, de très grande taille et présente de nombreuses non-linéarités. En effet la déformation du cœur relève de l’interaction fluide-structure avec  quatre principaux chargements : mécanique tout d’abord (compression verticale, contacts entre assemblages et avec la cuve), puis hydrauliques (forces latérales et d'envol), neutroniques (fluence), et enfin thermique.
Par ailleurs le comportement des matériaux est régi par la croissance sous flux des composants, leur dilatation et leur fluage. Ensuite, la liaison crayon-grille fait intervenir plusieurs contacts frottant qui lui confèrent un comportement hystérétique, avec des degrés de liberté couplés. Enfin, les assemblages peuvent entrer en contact par les grilles. Ces constats imposent alors l’utilisation de techniques de réduction de modèles adaptées aux problèmes non linéaires afin de pouvoir simuler un cœur complet sur plusieurs cycles d’irradiation.

La première étape du travail nécessitera d’identifier et hiérarchiser les phénomènes qui influent sur la déformation d’un assemblage combustible, à l’aide d’une simulation détaillée par éléments finis, en grande partie disponible. La seconde étape consistera à construire le modèle réduit d’assemblage le plus adapté aux exigences élevées de représentativité physique et de durée d’exécution d’un calcul de cœur. Pour ce faire, plusieurs voies, éventuellement cumulatives, sont envisagées. Notamment la sous-structuration des composants, les éléments finis enrichis dans le but d’exprimer des degrés de liberté internes à l’assemblage et les méthodes de projection adaptées au contexte des non-linéarités géométriques étendues.
In fine, ces modèles réduits individuels devront interagir entre eux à l’échelle supérieure, c’est-à-dire au sein du modèle d’interaction fluide-structure du cœur. La convergence du calcul cœur sera alors étudiée et optimisée, au minimum par le biais d’une régularisation des contacts inter-grille.

Biographie: 

1999 : Ingénieur ENSEM en mécanique des solides et des structures

1999 : DEA énergétique

1999 - 2000 : CEA, scientifique du contingent, prédimentionnement de crayons combustibles

2000 - 2004 : PSA, département des motorisations, dimentionnement thermomécanique des pièces chaude (fatigue, étanchéité)

2004 - 2007 : PSA, responsable équipe thermomécanique moteur, stratégies de justification/validation

2007 - 2010 : PSA, chef de service développement de modèles et fiabilité prévisionnelle des motorisations

2010 -           : CEA, ingénieur chercheur, outils et méthodes de dimensionnement des structures nucléaires

Recherche: 

Fatigue des métaux HCF et TMF - durabilité, fiabilité

Mécanique des structures - réduction de modèles 

Publications et Liens

Hal

Publications HAL: 

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