STAGE - Modélisation par intelligence artificielle des combustibles nucléaires à l'échelle atomique H/F

Descrizione del lavoro:

Description du poste

Domaine

Matériaux, physique du solide

Contrat

Stage

Intitulé de l'offre

STAGE - Modélisation par intelligence artificielle des combustibles nucléaires à l'échelle atomique H/F

Sujet de stage

Les propriétés de certains combustibles nucléaires dépendent de la façon dont les atomes se répartissent et se déplacent dans le cristal. Ce stage a pour objectif de contribuer au développement d'une méthode d'intelligence artificielle conçue dans notre laboratoire pour décrire cette répartition et ces déplacements atomiques, afin de mieux prédire les propriétés de ces matériaux.

Durée du contrat (en mois)

6

Description de l'offre

Contexte
La simulation numérique aidée par l'intelligence artificielle occupe une place croissante dans l'étude des combustibles nucléaires, dont le comportement doit être prédit en fonctionnement normal comme en situation accidentelle. Certains d'entre eux, comme les oxydes mixtes d'uranium et de plutonium (MOX) ou les alliages uranium-molybdène (U-Mo), sont chimiquement désordonnés, c'est-à-dire que leurs éléments sont répartis de façon aléatoire dans le cristal.
Le calcul de leurs propriétés à l'échelle atomique complète les mesures expérimentales, mais il se heurte au très grand nombre d'arrangements possibles des atomes sur le réseau cristallin. La méthode d'IA générative PULSE (1,2) aide à contourner cette difficulté grâce à un modèle qui génère un petit nombre de configurations représentatives, dont elle déduit les propriétés thermodynamiques du matériau. Elle place toutefois chaque atome exactement sur un site du cristal, alors que l'agitation thermique et les différences de taille entre éléments l'en écartent. Décrire ces déplacements suppose notamment de représenter l'environnement de chaque atome sous une forme exploitable par le modèle, à l'aide de « descripteurs atomiques ». Ces descripteurs traduisent les positions cartésiennes des atomes et les relations chimiques et géométriques entre eux en vecteurs traitables par les réseaux de neurones.
Objectifs du stage
Le/la stagiaire participera aux travaux visant à étendre la méthode PULSE à la description des déplacements atomiques dans le MOX et les alliages U-Mo. Ils porteront en priorité sur la comparaison de descripteurs atomiques existants, appliqués à ces combustibles et à des systèmes modèles, en vue de proposer des pistes d'intégration dans PULSE.
Les missions
* Générer par dynamique moléculaire, à différentes températures, des configurations atomiques de ces systèmes, et analyser les déplacements des atomes autour de leurs positions d'équilibre.
* Tester en priorité plusieurs descripteurs atomiques existants, notamment leur sensibilité aux petits déplacements et la possibilité de reconstruire les positions atomiques à partir de ces descripteurs.
* Proposer différentes manières d'intégrer ces descripteurs dans PULSE et, le cas échéant, en tester certaines sur un système modèle.
Compétences à acquérir
* Méthodes de simulation à l'échelle atomique et d'apprentissage automatique appliquées aux matériaux.
* Connaissances en physique statistique et en physique des matériaux pour l'énergie nucléaire.
* Démarche scientifique, de l'étude bibliographique à l'analyse critique des résultats.
* Programmation scientifique en Python au sein d'une équipe de recherche.
Ce stage permettra de participer à la recherche à l'interface entre la physique des matériaux nucléaires et l'IA, et d'acquérir des compétences en simulation atomistique, en physique statistique et en apprentissage automatique.
(1) Karcz et al., Sci. Rep. 16, 14568 (2026)
(2) Bernard et al., arxiv:2605.28594

Moyens / Méthodes / Logiciels

Dynamique moléculaire, IA, autoencodeurs variationnels, descripteurs, PULSE, LAMMPS

Profil du candidat

Candidat·e en dernière année d'Ecole d'Ingénieur, Master 2 ou fin d'études en mathématiques appliquées, physique numérique, science des matériaux ou physique/chimie du solide, avec un intérêt pour l'intelligence artificielle, la modélisation atomistique et les simulations numériques.

Des compétences en programmation scientifique (Python), en physique statistique et une appétence pour les méthodes d'intelligence artificielle seront appréciées.

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Conformément aux engagements pris par le CEA en faveur de l'intégration des personnes en situation d'handicap, cet emploi est ouvert à toutes et à tous. Le CEA propose des aménagements et/ou des possibilités d'organisation.

Localisation du poste

Site

Cadarache

Localisation du poste

France, Provence-Côte d'Azur, Bouches du Rhône (13)

Ville

Saint-Paul-lez-Durance

Critères candidat

Formation recommandée

Mathématiques appliquées ; Physique numérique ; Science des matériaux ; Physique/chimie du solide

Possibilité de poursuite en thèse

Oui

Demandeur

Disponibilité du poste

01/02/2027