Encadrement
- Directeur & encadrant : Frédéric Lebon et Isabelle Ramière (CEA)
- Organisme rémunérant : Allocation CEA
Jury
- Patrick Le Tallec, Ecole Polytechnique, Président
- Frédéric Feyel, ONERA, Rapporteur
- Anthony Gravouil, INSA Lyon, Rapporteur
- Juliet Ryan, ONERA Examinateur
- Frank Boyer, AMU, Examinateur
- Frédéric Lebon, LMA, Directeur
- I. Ramière, CEA, Encadrante
Résumé
Les outils de simulation actuellement développés au CEA visent à étudier le comportement du combustible sous irradiation. L’un des phénomènes examiné est l’Interaction Pastille-Gaine. Sous irradiation, la pastille combustible gonfle et se fracture, alors que la gaine flue sous l’action du fluide caloporteur. Ceci implique un contact entre la pastille et la gaine, et une concentration de contraintes au niveau du plan inter-pastille, en face des pointes de fissures. Le phénomène doit être modélisé précisément car l’intégrité de la gaine, première barrière de confinement du combustible, est un enjeu de sûreté.
Cependant, les moyens actuels de simulation sont limités, en termes de taille de maillage et de temps de calcul. Une approximation spatiale du contact a donc lieu, ce qui implique un manque de précision dans la modélisation. Afin de dépasser ces limitations, l’utilisation de méthodes multi-grilles locales est à l’étude. Ces méthodes consistent à générer récursivement des grilles locales structurées régulières emboîtées de pas spatial décroissant à partir d’un maillage initial grossier. Un critère de type « estimateur d’erreur a posteriori » de Zienkiewicz et Zhu a été testé et utilisé afin de détecter automatiquement les zones d’intérêt où un raffinement est nécessaire. Un processus itératif basé sur des opérateurs de restriction et de prolongement appelé LDC (Local Defect Correction) permet de relier les solutions obtenues sur chaque grille et ainsi d’obtenir une solution satisfaisante sur le maillage complet initial.
Durant les deux premières années de thèse, la méthode LDC a été développée et testée sur des études bidimensionnelles et tridimensionnelles concernant un matériau au comportement élastique linéaire ou non linéaire de type fluage de Norton. Les résultats obtenus sont très satisfaisants. La précision par rapport à une solution de référence est rapidement inférieure à 0,1% et l’erreur sur la simulation converge en O(hfin), c’est à dire que la précision obtenue dépend uniquement du pas local le plus fin. Des études complémentaires ont permis d’optimiser les différentes étapes et paramètres de l’algorithme multi-grilles. Des simulations ont été comparés à la méthode de résolution actuellement utilisée au sein du CEA. Les gains escomptés en temps de résolution et surtout en espace mémoire nécessaire au calcul ont été obtenus.
