Thèse Etude Expérimentale et Modélisation de l'Usure d'Un Contact 316Ln - 304L Soumis à Sollicitations d'Impact-Fretting en Milieu Rep Eau Lithium-Bore 315°C - 155 Bar H/F - Doctorat.Gouv.Fr

Établissement : Mines Paris-PSL École doctorale : ISMME - Ingénierie des Systèmes, Matériaux, Mécanique, Énergétique Laboratoire de recherche : Centre des Matériaux Direction de la thèse : Siegfried FOUVRY Début de la thèse : 2026-10-01 Date limite de candidature : 2026-07-31T23:59:59 Lien du sujet avec Figure : https://groupes.renater.fr/sympa/attach/mecamat/MR1P264MB288484DCD5D64228E968BA07CB202%40MR1P264MB2884.FRAP264.PROD.OUTLOOK.COM/These_5fCIFRE_5fFRAMATOME_5fImpact_5fFretting.pdfProblématiques scientifiques et industrielles : La société Framatome souhaite développer de nouveaux réacteurs nucléaires plus sûrs et plus pérennes. Un point crucial de leur fonctionnement concerne le système de contrôle des réactions nucléaires dans le milieu primaire (REP : Réacteur à eau pressurisée), assuré par les grappes de contrôle. Celles-ci sont constituées de tubes en INOX 316LN nitruré contenant des pastilles de bore (absorbeur de neutrons). Ces tubes coulissent au sein de l'assemblage combustible et sont guidés par des cartes de guidage en 304L. Plongés dans la cuve et soumis au flux de l'eau du circuit primaire, les tubes en 316LN subissent des vibrations induites par les écoulements turbulents. Ces vibrations engendrent des micro-glissements alternés (fretting), combinés à des sollicitations d'impact qui usent les contacts 316LN/304L. Ces usures peuvent entraîner une perte de fonctionnalité du système de guidage et donc potentiellement un mauvais contrôle des réactions nucléaires. Il apparaît essentiel de formaliser et de modéliser ces phénomènes. Une thèse CIFRE est ainsi mise en place dans le cadre de la Chaire Industrielle « Fretting Wear Design », associant le Centre des Matériaux des Mines de Paris et le Centre de Recherche (DTI) de Framatome.Déroulement de la thèse : L'objectif est de développer un modèle d'usure permettant de prédire la cinétique d'usure sous sollicitations variables d'impact-fretting pour un contact 316LN/304L, dans des conditions représentatives de l'interface tube 316LN/alvéole 304L en milieu REP (eau lithium-bore à 315 °C / 155 bar). Cette recherche combinera expérimentations et simulations numériques. Après une bibliographie approfondie, le (la) doctorant(e) analysera le spectre de chargement issu d'essais instrumentés afin d'établir un trajet de chargement représentatif. Une première étape consistera à reproduire ces sollicitations sur le banc IF-1 du CDM [1,2], permettant de réaliser des essais de fretting-impact en conditions atmosphériques (eau lithium-bore à 25-80 °C / 1 bar). Une campagne expérimentale permettra de quantifier l'évolution de la cinétique d'usure en fonction des énergies d'impact et de glissement imposées à l'interface et de développer un modèle d'usure « impact-glissement ». Cette recherche sera ensuite étendue afin de simuler l'évolution des profils et de la profondeur maximale d'usure à l'aide d'un code semi-analytique [3]. Une fois le modèle calibré, il sera transposé à des chargements aléatoires de glissement et d'impact. Les travaux se poursuivront grâce au nouveau banc IF-2 du CMAT, permettant de travailler en eau pressurisée (315 °C / 155 bar). Les nouvelles données permettront d'étudier l'effet de l'environnement REP sur les processus d'usure des surfaces 316LN et 304L. Le modèle sera affiné afin d'intégrer les effets de tribo-corrosion induits par la pression et la température de l'eau lithium-bore. À l'issue de ces travaux, un modèle multiphysique tribologie-matériaux-corrosion sera développé au sein d'un code d'usure capable de prédire l'évolution de la profondeur d'usure du tube 316LN ou de l'alvéole en 304L. Outre son objectif industriel, ce travail aborde un domaine innovant : l'usure sous sollicitations combinées de fretting et d'impact pour des spectres de chargement aléatoires, avec la prise en compte des effets de tribo-corrosion en milieu REP. Développer un nouveau modèle d'usure permettant de prédire les cinétiques d'usure des contacts 316LN/304L des cartes de guidage en milieu REP. Développer un nouveau modèle d'usure permettant de prédire les cinétiques d'usure des contacts 316LN/304L pour des chargements complexes de Fretting-Impact en intégrant les effets de tribo corrosion induits par l'environnement REP. Essais expérimentaux, expertise des endommagements, simulations FEM et analytiques.

Profil type pour une thèse à MINES Paris: Ingénieur et/ou Master recherche - Bon niveau de culture générale et scientifique. Bon niveau de pratique du français et de l'anglais (niveau B2 ou équivalent minimum). Bonnes capacités d'analyse, de synthèse, d'innovation et de communication. Qualités d'adaptabilité et de créativité. Capacités pédagogiques. Motivation pour l'activité de recherche. Projet professionnel cohérent.Pré-requis (compétences spécifiques pour cette thèse) : Ingénieur Mécanique, MatériauxPour postuler : Envoyer votre dossier à ****@****.** comportant- un curriculum vitae détaillé- une copie de la carte d'identité ou passeport- une lettre de motivation/projet personnel- des relevés de notes L3, M1, M2- 2 lettres de recommandation- les noms et les coordonnées d'au moins deux personnes pouvant être contactées pour recommandation- une attestation de niveau d'anglais