H/F Doctorant simulations de Monte-Carlo sur objets et dynamique d’amas

Sujet de thèse :
Utilisation des simulations de Monte-Carlo sur objets et dynamique d’amas pour prendre en compte les effets de flux
Contexte :
Dans le cadre de l’éventuelle poursuite d’exploitation des réacteurs nucléaires jusqu’à leurs 60 ans et au-delà, il serait utile de caractériser les microstructures typiques des aciers des composants internes des réacteurs à des dose très élevées (aux points les plus chauds, au-delà de 100 dpa, localement). Expérimentalement, atteindre de telles doses pour des irradiations aux neutrons, nécessiterait des durées d’irradiation très longues et couteuses en réacteur d’essai (Materials Testing Reactor).
C’est pourquoi, il a été réalisé à l’international de ré-irradier aux ions des échantillons initialement irradiés aux neutrons. La justification d’une telle démarche pose la problématique de la transposition ion-neutron, au cœur du programme de NEEDS « RAISIN ».
L’un des aspects primordiaux est la quantification des effets de flux. En effet, entre les flux des irradiations aux ions et les irradiations aux neutrons, on constate typiquement plusieurs ordres de grandeurs de différence entre les flux. En utilisant les irradiations aux ions pour « simuler » des irradiations aux neutrons on fait l’hypothèse que les effets du flux (à dose égale) sont faibles sur les propriétés d’intérêt (incrément de dureté, fraction volumique totale de défauts).
Si cette hypothèse parfois vérifiée expérimentalement pour de faibles écarts de flux aux neutrons, il est cependant clair que la microstructure est de nature bien différente, puisque les amas de défauts sont beaucoup plus petits et nombreux dans les conditions de flux plus élevés. Sur une gamme de flux encore plus étendue, on s’attend à ce que le mécanisme d’évolution de microstructure passe par différents régimes : d’un régime dominé par les recombinaisons entre simple paires de Frenkel (un interstitiel et une lacune tous deux issus du déplacement stable d’un atome de son site cristallin) aux très hauts flux, jusqu’à un régime piloté par les puits fixes aux flux plus faibles.
Aux flux intermédiaires se trouve un régime où les recombinaisons se font aussi entre amas de défauts ponctuels issus des cascades de déplacement, de nature identique (ce qui favorise la croissance de cette population d’amas), ou de nature opposée (ce qui inversement diminue les populations associées, par annihilation de défauts antagonistes).
Ce mécanisme de l’évolution, parfois associé au concept de « biais de production », est très dépendant des corrélations spatiales (le fait que les recombinaisons sont d’autant plus probables que les deux amas en interaction sont à une faible distance car produits dans le petit volume de la cascade) et temporelles (les durées courtes entre deux cascades qui se recouvrent les favorisant). Si les méthodes de type Monte Carlo cinétique sur objet (OKMC) prennent naturellement en compte ces corrélations, les méth
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