Ingénieur(e) stagiaire

La société Framatome est un leader international de l’énergie nucléaire, reconnu pour ses solutions innovantes et
digitales, ses technologies à forte valeur ajoutée à destination du parc nucléaire mondial. La Business Unit
Combustible conçoit, fabrique et vend le combustible nucléaire pour les centrales de production d’électricité ainsi
que pour les réacteurs de recherche. La Direction des Opérations Composants maîtrise toutes les étapes de la
métallurgie du zirconium, du minerai jusqu’à la réalisation de composants en alliage de zirconium et s’appuie sur
un Centre de Recherches spécialisé dans la métallurgie et les procédés de transformation.

Contexte, Missions et Objectifs

Le procédé de refusion à arc sous vide (VAR) est utilisé sur le site de production de Framatome à Ugine afin
d’élaborer des lingots d’alliages de zirconium de haute pureté qui sont ensuite transformés pour différentes
applications dans le domaine du nucléaire, de l’aéronautique et du médical. Dans le but de mieux appréhender les
phénomènes physiques mis en jeu dans la zone réactionnelle du four de fusion, située entre les électrodes, le
CRC déploie une approche expérimentale et numérique notamment dans le cadre de collaborations avec des
universités comme l’université de Bretagne Sud et l’université de Grenoble. Cette zone étant inaccessible dans les
installations industrielles, la genèse du plasma et le comportement de l’arc restent très peu documenté et mal
compris. C’est pourquoi des travaux de thèse sont actuellement en cours afin d’une part de reproduire la genèse
des arcs et la fusion de la matière sur un banc d’essai à l’échelle du laboratoire et d’autre part de développer des
modèles numériques pertinents dans le but d’extrapoler les résultats à l’échelle industrielle.
Le stage proposé se déroulera au laboratoire SIMaP à l’Université de Grenoble, au sein de l’équipe
thermodynamique, modélisation, optimisation des procédés, spécialisée dans la thermodynamique de la phase
gazeuse des matériaux et les diagrammes de phase et a pour objectif de définir les flux d’évaporation des espèces
métalliques volatiles dans les conditions de très hautes températures et basse pression du procédé nécessaires.
Les missions principales consisteront en :

• Une étude bibliographique sur les phénomènes mis en jeu lors de la refusion à arc sous vide, spécialement dans la région interélectrode.
• La caractérisation de condensats sur le site du SIMaP et / ou sur le site du CRC générés dans différentes configurations sur le banc expérimental afin d’en déterminer la structure, l’origine, la composition chimique, la topographie de surface et la porosité (MEB/EDX, microsonde de Casting, etc..)
• L’étude par spectrométrie de masse des composés volatiles des alliages de zirconium stables en cellule de Knudsen.
• Des calculs thermodynamiques afin de déterminer les flux d’évaporation issues des électrodes pendant la présence de l’arc électrique, dans les conditions haute température / faible pression pouvant être à l’origine des condensats observés et caractérisés.

Ces données sont indispensables pour la mise en données des modèles numériques développés au sein de IRDL
de l’université de Bretagne où se situe également le banc expérimental. Les travaux réalisés au SIMaP seront
donc réalisés en étroite collaboration avec le doctorant de l’IRDL d’une part et le Centre de Recherche Composant
de Framatome d’autre part.