FAST-IN-FUELS : Nouvelles stratégies d’accélération des techniques de caractérisation, fabrication et simulation pour les combustibles nucléaires
Pilote : Carole VALOT
CEA
Mots clés : Découverte, Matériaux, Combustibles nucléaires, Céramiques, Conception numérique, Fabrication additive, Caractérisation, Modélisation, couplage simulation-expériences, Propriétés, Apprentissage automatique, Approche combinatoire, Plateformes expérimentales pour les matériaux
La production d’énergie bas carbone est une priorité pour limiter l’impact du dérèglement climatique et notre société doit s’appuyer sur un mix énergétique compétitif associant énergies renouvelables et nucléaire. L’accélération de la découverte de matériaux innovants et durables pour les combustibles nucléaires est au cœur de cette stratégie. Les enjeux sont de découvrir des matériaux offrant une flexibilité accrue des réacteurs, une performance/sureté accrue, l’optimisation de l’utilisation des ressources et la valorisation des matières par le recyclage, mais aussi la réponse aux cahiers des charges des réacteurs nucléaires avancés. Le projet FAST-IN-FUELS a l’ambition de contribuer à répondre à ces enjeux pour une découverte accélérée de matériaux combustibles nucléaires innovants.
Son caractère novateur réside dans la mise en œuvre, aux différentes étapes de la R&D combustible (conception, fabrication, caractérisation, qualification), de démonstrations d’approches d’accélération qui ont très peu, voire jamais été déployées sur ces matériaux d’importance majeure pour le nucléaire et devraient à terme permettre d’augmenter notre capacité d’innovation. FAST-IN-FUELS embarquera un consortium interdisciplinaire (CEA/DES, CEA/DRF, CNRS-IRCER, ECM-IF, CS-LGPM) autour de l’innovation sur les matériaux combustibles et de méthodes d’accélération.
Le projet est articulé autour de 5 briques techniques interconnectées et complétées d’une 6ème brique Management –Transversalité – Dissémination assurant la bonne interaction entre les briques
ainsi que la communication et valorisation des résultats du projet.
•WP1: Accélération de l’exploration de concepts de matériaux combustibles innovants via la
conception numérique
•WP2: Accélération de la fabrication de prototypes innovants via la fabrication additive
céramique
•WP3: Accélération de la découverte de précurseurs d’oxydes via des solvants nanostructurés
et une approche millifluidique
•WP4: Accélération de la validation de proposition de concepts innovants via la caractérisation
accélérée de leur propriétés thermiques et mécaniques sur petits échantillons
•WP5: Accélération de l’évaluation des propriétés des combustibles innovants par des
méthodes d’apprentissage automatique
•WP6: Management, transversalité, dissémination, enseignement/formation
Le projet ambitionne une contribution significative à la formation par la recherche avec le recrutement de 4 post-doctorants ou doctorants et de futurs ingénieurs matériaux et procédés en
stage. Distribués dans les différentes briques du projet et communs à au moins 2 partenaires, ils renforceront les interactions au sein du consortium. Des interactions avec les plateformes et projets
de DIADEM seront mises en œuvre. Les partenaires impliqués dans d’autres projets ciblés faciliteront ces interactions, en particulier : CEA/DRF et CEA/DES impliqués dans 2FAST et FAST-Nano et IRCER (CNRS), impliqué dans RUBIS. Le WP6 s’assurera de la bonne capitalisation et dissémination des résultats avec la publication d’articles internationaux à comité de lecture et la participation à conférences. L’organisation d’un workshop couplé à une école d’été à la fin du projet permettra de faire connaitre les démonstrations et atouts des méthodologies déployées dans FAST-IN-FUELS à la communauté scientifique, aux industriels et aux acteurs de la sureté nucléaire ainsi qu’aux jeunes chercheurs.