Modélisation de la Diffusion de l'Hydrogène dans le Nickel en Présence de Défauts H/F - CEA

Le CEA est un acteur majeur de la recherche, au service des citoyens, de l'économie et de l'Etat.

Il apporte des solutions concrètes à leurs besoins dans quatre domaines principaux : transition énergétique, transition numérique, technologies pour la médecine du futur, défense et sécurité sur un socle de recherche fondamentale. Le CEA s'engage depuis plus de 75 ans au service de la souveraineté scientifique, technologique et industrielle de la France et de l'Europe pour un présent et un avenir mieux maîtrisés et plus sûrs.

Implanté au coeur des territoires équipés de très grandes infrastructures de recherche, le CEA dispose d'un large éventail de partenaires académiques et industriels en France, en Europe et à l'international.

Les 20 000 collaboratrices et collaborateurs du CEA partagent trois valeurs fondamentales :

- La conscience des responsabilités
- La coopération
- La curiositéL'hydrogène moléculaire H2 est un vecteur d'énergie alternatif aux énergies fossiles traditionnelles, gaz ou pétrole. Il pourrait répondre aux défis énergétiques et environnementaux actuels, c'est-à-dire au besoin de stockage de l'énergie produite par des moyens intermittents comme l'éolien ou le photovoltaïque ou de l'excès d'énergie produite par la filière nucléaire, sans produire de gaz à effet de serre lors de son utilisation. Néanmoins, son stockage et son transport en toute sécurité est une des clefs de son utilisation. Les conteneurs ou les canalisations qui véhiculent l'hydrogène doivent être étanches et conserver leur intégrité dans le temps. Comprendre et prédire le comportement de l'hydrogène dans les alliages des conteneurs/canalisations et les dégradations mécaniques associées - comme la fragilisation - est dès lors crucial pour le développement de la filière hydrogène.
Si de nombreux travaux expérimentaux ont permis d'identifier la fissuration par hydrogène comme étant à l'origine des dégradations des alliages exposés à l'hydrogène, de larges zones d'ombre subsistent encore sur les mécanismes à l'oeuvre du fait de difficultés expérimentales et de la grande variabilité des phénomènes observées. Par ailleurs, le transport et le piégeage de l'hydrogène préalable aux dégradations mécaniques sont mal connus et peu documentés à l'échelle nanométrique.
L'objectif du stage est d'explorer numériquement les mécanismes de transport / piégeage de l'hydrogène dans les alliages austénitiques, et de sa distribution en volume, en amont de la fissuration pour être capable de rendre compte et d'expliquer les observations expérimentales.
Le stage sera dédié à l'étude du nickel pur, système modèle des austénitiques et sera conduit à l'aide de simulations de dynamique moléculaire en potentiels empiriques. L'étude portera sur l'impact de défauts de toutes natures (lacunes, interstitiels, dislocations, joints de grains) sur la diffusion et le piégeage de l'hydrogène. Le travail se déclinera en plusieurs étapes :
- Préparation des différentes configurations de défauts (lacunes, interstitiels, dislocations, joints de grains)
- Calcul du piégeage de l'hydrogène dans ces défauts (énergies de liaison notamment)
- Impact sur le coefficient de diffusion de l'hydrogène, en fonction de la nature du défaut et de sa concentration, de la concentration en hydrogène et de la température.

Niveau : Fin d'Etude Ecole d'Ingénieurs ou Master 2
Spécialités requises : Sciences du Numérique, Langages numériques, Science des Matériaux, Chimie, Métallurgie,
Profil candidat souhaité : curiosité, dynamisme, autonomie