Contexte
Cette thèse s'inscrit dans un projet de recherche associant un laboratoire universitaire associé au CNRS et d'un laboratoires du CEA, avec pour but la compréhension des mécanismes fondamentaux régissant la production d'espèces radiolytiques dans l'eau tritiée et leurs éventuelles recombinaisons dans un matériau de stockage, la zéolithe.
Projet de recherche
Aujourd’hui, les simulations numériques sont devenus des méthodes puissantes pour appréhender et prédire le comportement de systèmes «délicats» à étudier expérimentalement. C’est le cas par exemple des réactions chimiques d’espèces radiolytiques (provenant de la décomposition de la matière sous l'effet des rayonnements ionisants), ou celles qui présentent des cinétiques très lentes ou encore celles qui ont lieu à l’intérieur de matériaux poreux ou amorphes. Ce sujet de thèse s'inscrit dans ce registre car il vise à comprendre la recombinaison de H2 et O2 radiolytiques, issus du tritium adsorbé dans un matériau poreux (la zéolithe 4A). Cette dernière est un matériau très hétérogène faisant intervenir plusieurs sortes d’interfaces, toutes soumises à un rayonnement ionisant. La complexité est également générée par les échelles de temps couvertes
D’un côté, le dépôt d’énergie par le rayonnement se produit à l’échelle de la femtoseconde, tandis qu’à l’autre extrême, la recombinaison expérimentale entre H2 et O2 prend des temps de l’ordre de la centaine de jours. Toutes les échelles intermédiaires sont également présentes par les différentes étapes de la radiolyse, et par la diffusion des espèces qu’elles produisent.
Objectifs et moyens
À ce jour, trois types de simulation ont été utilisés pour essayer d’évaluer les énergies d’adsorption et les constantes de diffusion de ces espèces. Des calculs de dynamique moléculaire ab initio (AIMD), ont permis de cartographier et de mesurer précisément les sites préférentiels de stabilisation de l’eau tritiée et de ses produits de radiolyse. L’échelle d’espace reste principalement intra-cage, sur des temps de quelques dizaines de picosecondes. La dynamique moléculaire classique (MD) a permis d’étendre ces études aux échelles inter-cages et sur plusieurs centaines de nanosecondes et d'accéder ainsi aux coefficients de diffusion des espèces. Il s’agit à présent d’envisager des échelles spatio-temporelles plus longues et beaucoup plus proches du dispositif expérimental. Pour cela, les méthodes déterministes ne sont plus adaptées et seules des méthodes statistiques comme le Monte-Carlo cinétique (Kinetic Monte-Carlo, KMC) permettent ce saut d’échelle.
Profil et candidature
Vous êtes titulaire d'un master de physique, de physique-chimie ou de physique numérique ou d'un diplôme d'ingénieur.. Réponse souhaitée pour le 15 mai 2026.
Contacts
Pour tout renseignement et informations complémentaires, vous pouvez joindre : jegroetz@univ-fcomte.fr (Jean-Emmanuel Groetz) ; mgrivet@univ-fcomte.fr (Manuel Grivet
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