CEA ISAS

Gustave Eiffel n’a qu’à bien se tenir ! 🧐🗼 Un réacteur nucléaire est un système capable de maîtriser une réaction de fission nucléaire en chaîne. La plupart des réacteurs industriels sont destinés à la production d’électricité – on les appelle électrogènes. Le principe est de véhiculer la chaleur produite par cette réaction via un fluide caloporteur, jusqu’à une turbine et un alternateur, pour produire de l’électricité. ⚡ Les premiers réacteurs électronucléaires ont vu le jour au cours des années 1950 ; depuis, plusieurs générations de réacteurs sont apparues à travers le monde, et on en distingue à ce jour 4. Chaque génération de réacteur apporte des améliorations majeures en réponse aux grands enjeux du nucléaire (sûreté, sécurité, non-prolifération, économie de combustible, compétitivité…). 📈 Au sein de notre Institut, une partie de nos activités est consacrée aux études du comportement des matériaux de structure sous irradiation, un enjeu fondamental pour la sûreté, la compétitivité et la durée de fonctionnement des réacteurs nucléaires d’aujourd’hui et de demain. ⚛ Au sein de l’ISAS, le Service de recherche en Corrosion et Comportement des Matériaux (S2CM), le Service d’Etudes des Matériaux Irradiés (SEMI) ainsi que le Service de Recherche en Matériaux et procédés Avancés (SRMA) proposent une approche intégrée multi-physique et multi-échelles pour comprendre et prévoir le comportement de matériaux soumis à ces environnements extrêmes. Leurs travaux sont menés en combinant une approche expérimentale de premier plan, des moyens de caractérisation avancés et des outils de modélisation et de simulation. Ils répondent aux besoins des industriels, en travaillant à la compréhension des mécanismes qui régissent la science des matériaux ! 🧱⛓💧

Transition Energétique: Demandez le Programme! 😀 #13 – Recherche Transverse Amont 👩🎓🛠️⚗️👽 Les développements technologiques dans le domaine des énergies bas carbone ont tous un point commun, celui de se fonder sur un socle de connaissances fondamentales indispensables.🍀 🔓 Capitaliser et développer nos compétences dans un cadre fondamental et transverse, c’est l’enjeu essentiel du programme piloté par Marion Le Flem. L’ensemble des données fondamentales obtenus ont ensuite vocation à venir consolider les bases de données et les modèles numériques développés par le CEA , dans un cadre multi-échelle et multi-physique. 💻 Parmi les domaines adressés, celui de la modélisation des matériaux sous irradiation consiste à mettre en perspective l’irradiation aux ions obtenus directement sur la plateforme saclaysienne Jannus avec les résultats réels obtenus par irradiations aux neutrons. 🔬 D’autre part, l’étude fondamentale des réactions chimiques mises en œuvre dans le cadre de l’extraction et la séparation des ions lourds permet de nourrir les approches de retraitement des combustibles nucléaires et du recyclage des métaux critiques. 🧪 Enfin le développement des matériaux du futurs dans des domaines variés tels que ceux de la fusion nucléaire ☢️ ou de l’exploration spatiale 🚀sera un défi important que les équipes de recherches vont devoir relever ensemble. 🧑🧑🧒🧒 Une approche scientifique rigoureuse au service de collaborations françaises et internationales 🌏 dans des domaines énergétiques à impact 🎯, c’est l’ouverture que les équipes du CEA vous propose de partager.

💬 Entretien avec Paul Quéva, doctorant au CEA ISAS Diplômé d’IMT Nord Europe, Paul Quéva a décidé de choisir le CEA pour effectuer sa thèse, autour d’un sujet qui avait déjà rythmé son précédent stage dans notre institut : les techniques d’optimisation du ferraillage des structures en béton armé. 🏗 Dans cet entretien, il partage avec nous les enjeux et défis de son travail à l’ISAS, ainsi que son expérience en tant que doctorant au CEA 👨🎓👇

L'ISAS au cœur de la Simulation Numérique du Soudage (SNS) ! 🖥️ 👉 Les 10 et 11 octobre dernier se sont déroulées les journées SNS GST-15 – Simulation Numérique du Soudage, sur le site de Framatome Lyon ! Cet évènement a pour but de présenter les diverses avancées en simulation numérique du soudage (SNS) et en fabrication additive, en particulier sur l’amélioration de la précision des calculs thermiques, mécaniques, métallurgiques avec pour objectifs de contribuer à la durabilité des structures à la qualité des soudures ou des pièces réalisées en fabrication additive. 💡 Le saviez-vous ? Les premiers développements de simulation numérique du soudage sont nés dans les années 80, découlant de la problématique de la fragilisation à froid ; il s’agissait alors principalement de simuler la diffusion de l’hydrogène et les contraintes résiduelles. Depuis, la simulation multi-physique participe, notamment dans la fabrication additive, à prédire les défauts de fabrication et la compréhension des différentes étapes de conception. Les avancées pour accélérer les calculs et construire des metamodèles par machine-learning conduisent plusieurs équipes à envisager la fabrication assistée par simulation numérique en temps réel. 💬 Diverses présentations et discussions ont animés ces deux journées, notamment autour du potentiel de l’IA dans le monde du soudage et de la fabrication additive, où l’homme de l’art reste prépondérant. Malgré les difficultés d’applicabilité soulevées (faible quantité de données disponibles, difficulté d’observer la scène de soudage ou de fabrication additive, nécessité de disposer de données de mesures fiables en condition de répétabilité…), il a été souligné que l’IA pourrait jouer un rôle majeur dans la crédibilité de la simulation au travers de la validation de code de calcul avec l’apport de preuve de lien entre expérience et modèle physique, notamment avec les PINN’s (Physics-Informed Neural Networks), particulièrement adaptés lorsque les données expérimentales sont rares comme en soudage pour envisager la simulation hybride avec un modèle d’IA construit sur la base des données expérimentales et numériques. L’ISAS s’est illustré dans l’organisation mais aussi avec les présentions de Capucine Calonnec et d’Olivier Fandeur sur les récents développements dédiés à la fabrication additive et au soudage dans le code HPC MANTA, et de Geoffrey Daniel démontrant le potentiel de l’IA au service d’applications comme la thermodiffusion, de code Monte-Carlo pour la fission, et de la mécanique de la rupture ! ⛓️💥

Non, ceci n’est pas une nouvelle clé USB high-tech ! 💾 Ce petit objet, c’est ce qu’on appelle un dispositif microfluidique, dont la taille est inférieure à celle d’une carte de crédit. Au CEA ISAS, nos chercheurs travaillent à l’élaboration de tels systèmes afin de miniaturiser des analyses chimiques. Les éléments ou les espèces chimiques contenus dans un échantillon sont séparés dans des microcanaux dont les dimensions sont de 100 à 1000 fois plus petites qu'un centimètre. Les volumes mis en jeu sont de l’ordre de quelques microlitres - soit l’équivalent de quelques gouttes de liquide ! 💧 Les avantages de la microfluidique sont utiles à de nombreux domaines comme les sciences du vivant, la médecine, l’environnement ou encore l’industrie du nucléaire. Au sein de notre Institut, nous concevons et produisons des dispositifs microfluidiques de géométries variées grâce à des techniques de microfabrication. L’objectif est d’intégrer différentes techniques de séparation chimique, directement dans les micro-canaux des dispositifs. 🧪 Résultat : une diminution des déchets générés et du volume des échantillons engagés par rapport aux méthodes classiques d'analyse. Cette réduction d'échelle constitue un atout lorsque les échantillons sont onéreux, disponibles en très faibles quantités ou bien dangereux (radioactifs ou toxiques). Dans le domaine du nucléaire, ce type de dispositif peut par exemple être utilisé pour capturer des molécules sélectives de l'uranium, dans le but d'en identifier les cibles en cas d'exposition accidentelle ! 🔎 👋 CEA 📸 L.Godart, CEA 

Vous avez dit 50 000 ? 😯 Et oui ! La simulation numérique de phénomènes physiques dans l’industrie nécessite l’usage de méthodes performantes, que ce soit en mécanique des fluides, des structures, en électromagnétisme ou encore dans de nombreuses autres disciplines. 🖥 La plateforme SALOME (« Simulation numérique par Architecture Logicielle en Open source et à Méthodologie d’Évolution »), développée au CEA ISAS, est un environnement logiciel open source pour les pré- et post-traitements et l’intégration de solveurs numériques issus de domaines scientifiques variés. Elle fournit aux ingénieurs une solution qui leur permet de bénéficier de modules de haut niveau : CAO, maillage, couplage de phénomènes, visualisation, supervision du calcul, incertitudes, … 👉 Depuis sa création au début des années 2000, le projet SALOME a connu plusieurs évolutions avec différents partenaires pour arriver à un logiciel mature, utilisé aussi bien dans le monde industriel que dans le milieu de la recherche. Co-développé avec le CEA, EDF et le support de la société Open Cascade, part of Capgemini , SALOME est enrichi régulièrement par les dernières avancées issues de la recherche (deux nouvelles versions par an). Grâce à son aspect modulaire, SALOME peut être étendu par des modules spécifiques pour différents métiers et codes de calcul. Par exemple, le CEA développe GUITHARE, l’interface graphique du code CATHARE ; EDF développe SALOME_MECA, l’interface graphique de Code Aster. 👩💻 Ainsi, le CEA et EDF réalisent de façon performante les études nécessaires au bon fonctionnement de leurs installations et aux travaux de recherche dans leurs domaines. SALOME favorise le partage des connaissances et des bonnes pratiques en les mutualisant dans un même outil 💡 Toutes ces raisons contribuent au succès de SALOME, avec ses 50 000 téléchargements annuels ! 📥🏆 ℹ️ Pour plus d’information et télécharger SALOME, vous pouvez consulter le site internet https://lnkd.in/edRqzDhT

Découvrez le témoignage de Christina Baslari, ingénieure chercheuse au CEA ISAS, en tant que femme du nucléaire ! Elle évoque notamment son activité scientifique autour de la fabrication additive métallique, mais aussi l'importance de la diversité et de la mixité dans le domaine du nucléaire, afin de relever ensemble les défis d'aujourd'hui et de demain 👩🔬⚛👇

➡ Soutenance – Habilitation à diriger des recherches (HDR) Emiliano Masiello, ingénieur-chercheur au CEA ISAS, a soutenu le 19 septembre dernier son Habilitation à Diriger des Recherches (HDR) intitulée « Contributions to 3-D Transport Simulations of Nuclear Reactors”. Le jury était composé d’Alain Hébert (Polytechnique de Montréal), Grégoire Allaire (Ecole Polytechnique, Centre de Mathématiques Appliquées (CMAP)), Olga Mula Hernandez (Center for Analysis, Scientific Computing and Application, TU Eindhoven), Patrick Ciarlet (ENSTA Paris), Adrien Bidaud (Grenoble INP – PHELMA, UGA), Dr. Cheikh Diop (CEA) et Dr. Richard Sanchez (CEA). ⚛💻 Ses travaux de R&D portent sur les méthodes déterministes pour la simulation tridimensionnelle des réacteurs nucléaires. En physique des réacteurs nucléaires, l'approche déterministe est la plus répandue pour résoudre l'équation de transport des neutrons et des photons dans la matière. Son utilisation est à ce jour la seule disponible pour les simulations industrielles avec couplage à d’autres physiques (thermo-hydraulique, mécanique, …) ; par ailleurs, elle permet d’accélérer efficacement la convergence des simulations Monte-Carlo (algorithmes utilisés dans le but d’estimer la probabilité d’occurrence d’un scénario dans lequel interviennent des paramètres aléatoires) en radioprotection.  Un grand bravo Emiliano pour ce beau parcours scientifique ! 👏

Transition Energétique: Demandez le Programme! 😀 #12 – R&D pour l’Assainissement et le Démantèlement des Installations Nucléaires 🏗️ 🗼⚗️ La durabilité et le développement de l’énergie nucléaire civile ne peut s’envisager qu’avec la démonstration de notre capacité à gérer les installations nucléaires mises à l’arrêt définitif. Cela mobilise des compétences indispensables, celles de l’Assainissement et du Démantèlement (A & D).👩⚕️🛠️ Le CEA a une position particulière, à la fois en tant qu’exploitant nucléaire et mais aussi opérateur majeur de R & D. Aussi, le programme de Magali Saluden se nourrit de cette richesse : développer des solutions toujours plus innovantes, appliquées de manière opérationnelle sur nos chantiers ⚙️ 🔩. L’objectif est de maintenir le meilleur niveau de performance tout en minimisant l’impact radiologique sur les opérateurs et l’environnement mais aussi la génération d’effluents et de déchets secondaires 🍀. Cela passe par le traitement et le conditionnement de ces derniers à travers des matrices et des filières adaptées. La gestion des installations nucléaires anciennes se fait avec la mise en œuvre de procédés innovants, coordonnés à travers des chantiers de tailles significatives 👨💻. Le numérique s’invite maintenant pour aller encore plus loin dans la gestion prédictive de ces opérations, mais aussi avec la robotisation de opérations unitaires. Les drones sont maintenant capables de faire un bilan radiologique des installations à gérer, ce qui permet d’accélérer la durée des chantiers, notamment pour les installations très anciennes.🕹️💻 L’ensemble de ces activités de R & D irrigue en permanence le secteur industriel français et positionne les équipes du CEA au meilleur niveau international de l’A & D. En témoignent les différentes collaborations avec nos collègues étrangers, en particulier japonais.🎖️ 🗺️

Aurore Caquas reçoit le Prix de thèse ENEN 2024 ! 🥇 Le 11 septembre dernier s’est tenue à Munich l’édition 2024 du ENEN PhD Event. Mis en place par l’ENEN (European Nuclear Education Network) et co-sponsorisé par le Centre Commun de Recherche de la Commission Européenne (JRC), cet évènement vise à mettre à l'honneur les travaux de jeunes chercheurs dans l’ensemble des thématiques du domaine du nucléaire, allant de l’Ingénierie et de la Sûreté nucléaires à la Radioprotection et aux Applications médicales en passant par la Gestion des déchets, la Radiochimie et la Science des matériaux. C’est une occasion unique pour tous les candidats de découvrir des travaux de recherche variés, souvent complémentaires de leurs propres études. ⚛💡 C’est lors de cette édition 2024 qu’Aurore Caquas, ingénieure chercheuse à l’ISAS, a reçu le Prix de thèse pour ses travaux intitulés "The Bathtub Vortex : Properties of the Flow and Gas Entrainment", menés au sein de notre Institut en collaboration avec l’ENSTA Paris ! Ces recherches apportent une meilleure compréhension de la physique des vortex et permettent de définir un critère de prédiction de l'entraînement de gaz, phénomène physique dont on cherche à se prémunir dans les réacteurs à neutrons rapides. 🌀 Elle a été primée avec trois autres lauréats issus d’organisme de recherche européens parmi les 16 candidats présélectionnés, avec la participation remarquée de 7 jeunes docteurs CEA issus du CEA ISAS mais aussi du CEA IRESNE et du CEA ISEC. 👨🎓 👩🎓 Toutes nos félicitations à Aurore pour cette belle récompense ! 👏