Laboratoire d’Etude et de Modélisation du Combustible (LEMC)

(LEMC) est situé à Cadarache, dans les Bouches-du-Rhône. Dirigé par Gaétan Guillard, il comprend 13 personnes permanentes ainsi que des personnes non-permanentes (alternants, thésards, post-doctorants). 

 

La mission générale du laboratoire est de développer et de maintenir à jour la connaissance sur le comportement des crayons de combustible utilisés dans le nucléaire. Le laboratoire s'intéresse notamment au comportement des crayons en situations normale, incidentelle ou accidentelle lors du cycle du combustible irradié (réacteur, stockage, transport, entreposage), comprenant les accidents d'injection de réactivité (RIA), les accidents de perte de réfrigérant primaire (APRP), les accidents de perte de refroidissement de piscine de désactivation ou bien les accidents de manutention ou d'entreposage en piscine.

Le laboratoire réalise l'étude et la modélisation des phénomènes thermomécaniques, thermochimiques et thermohydrauliques intervenant dans et autour du combustible et sa gaine au sein des assemblages de crayons combustible.

Il développe des méthodologies et des logiciels de calculs nécessaires aux études de sureté des installations nucléaires et apporte son soutien à l'utilisation de ces logiciels. Il contribue à la définition, la préparation, le suivi, l'analyse et l'interprétation d'essais de programmes expérimentaux en milieux radioactifs et non radioactifs.

Les logiciels développés, validés, maintenus et diffusés sous licence par le laboratoire sont rassemblés au sein de la plateforme logicielle FUEL+ ; il s'agit principalement des logiciels SCANAIR, CIGALON, DRACCAR et SHOWBIZ.

Le laboratoire réalise également dans son domaine des études en support à d'autres unités et contribue à des dossiers d'expertise.

Dans ce cadre, les savoirs et métiers du laboratoire sont les suivants :

• Physico-chimie et thermochimie des matériaux (oxydation, hydruration, nitruration)
• Physique du solide (changement de phases, diffusions solide/solide, gaz/solide, etc.)
• Mécanique des structures (poutres, plaques et coques, etc.), comportements des structures (élastique, plastique, visco-plastique, etc.), mécanique de la rupture
• Mécanique des fluides des milieux multiphasiques
• Thermique des matériaux à propriétés variables
• Transferts de chaleur, notamment l'interaction thermique de type explosif entre eau et matériaux à hautes températures
• Développements de logiciels scientifiques (éléments finis, méthodes numériques associées, génie logiciel, etc.)

 

• Développement du logiciel SCANAIR, capitalisation des connaissances
• Préparation et interprétation de programmes expérimentaux en pile et hors pile – en particulier le programme OCDE CIP

 

 

 

Equipe de recherche

Liste des chercheurs et ingénieurs du laboratoire :

 

• Gaétan Guillard, chef de laboratoire
• Franck Arreghini, ingénieur (comportement du combustible en RIA)
• Sébastien Belon, ingénieur (comportement du combustible en APRP)
• Vincent Busser, ingénieur (comportement du combustible en fonctionnement normal et en situation de transport/entreposage)
• Olivier De Luze, ingénieur (comportement du combustible en APRP et piscine d'entreposage)
• Vincent Georgenthum, ingénieur-chercheur (comportement du combustible en RIA)
• Tony Glantz, ingénieur-chercheur (responsable développement/validation du logiciel DRACCAR)
• Marine Guémas, ingénieur (responsable développement/validation du logiciel SHOWBIZ)
• Cédric Leclere, ingénieur (comportement du combustible en APRP)
• Julie Lasnel-Payan, ingénieur (comportement du combustible en fonctionnement normal)
• Alain Moal, ingénieur (responsable développement/validation du logiciel SCANAIR)
• Maxime Salvo, ingénieur (responsable développement de la plateforme logicielle FUEL+)
• Tatiana Taurines, ingénieur-chercheur (comportement du combustible en APRP)
• Juan Esteban Luna Valencia, doctorant (mécanique des fluides et transferts de chaleur, 2019-2022)
• Ewan Guilhem Moré, alternant (comportement du gainage en situation normale et accidentelle, 2020-2023)

Equipements et techniques

Les logiciels de calcul scientifique développés en propre et la maîtrise d'outils de calcul extérieurs

• Logiciel SCANAIR, pour le comportement thermomécanique des crayons de combustible lors de transitoires de puissance
• Logiciel CIGALON, pour l'interaction thermique de type explosif entre eau et matériaux hautes températures
• Logiciel DRACCAR, pour le comportement thermomécanique des crayons de combustible lors d'accident de perte de réfrigérant
• Logiciel SHOWBIZ, pour le comportement thermomécanique et thermochimique local des gaines de crayons combustible en fonctionnement normal, incidentel ou accidentel en réacteur, en transport ou en entreposage. Par son couplage aux logiciels plus généralistes de la plateforme logicielle FUEL+, il permet des études multi-échelles
• Logiciel FRAPCON (développé par PNNL pour la US-NRC), pour le comportement thermomécanique des crayons combustibles en fonctionnement normal
• Moyens de calcul généralistes (CAST3M, etc.)

Des bases de données documentaires (fonds bibliographiques et données expérimentales)

Ces bases de données concernent les résultats d'essais en pile ou hors pile dans le domaine des accidents d'insertion de réactivité, des accidents de perte du refroidissement du circuit primaire et des piscines d'entreposage du combustible et également des données sur les matériaux, plus particulièrement concernant l'oxydation, l'hydruration, le fluage et la rupture des alliages de Zirconium.

 

Partenariats et réseaux de recherche

Les partenaires nationaux du LEMC sont :

• Le Laboratoire d'énergétique et de mécanique théorique et appliquée (LEMTA, Nancy)
• Le Centre d'énergétique et de thermique de Lyon (CETHIL, INSA Lyon)
• Les principaux acteurs français du nucléaire : CEA, EDF, Framatome

Les partenaires internationaux du LEMC sont :

• NRC (États Unis d'Amérique)
• INL (États Unis d'Amérique)
• PNNL (États Unis d'Amérique)
• JAEA (Japon)
• KAERI (Korea)
• VTT (Finlande)
• SSM (Suède)
• ENEA (Italie)