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 La plateforme de simulation MATIX_P

MATIX_P est une plateforme développée pour la modélisation et la simulation multi-échelle des matériaux pour le nucléaire. Elle intègre différents codes numériques basés sur des modèles physiques validés, destinés à l'étude des évolutions microstructurales et mécaniques des matériaux du nucléaire. Cette plateforme réunit des codes et des modèles conçus pour traiter des problèmes physiques de l'échelle atomique à l'échelle macroscopique. Les échanges de données ainsi que le chaînage et/ou le couplage entre les codes figurent parmi les enjeux de cette plateforme qui doit aussi fournir un environnement convivial aux scientifiques pour promouvoir et développer de nouveaux outils.

La plateforme MATIX_P a déjà été utilisée pour traiter divers sujets essentiels comme la cinétique de durcissement sous irradiation des aciers ferritiques, le fluage d'irradiation des aciers austénitiques, les mécanismes de corrosion sous contrainte. D'autres études se sont intéressées à l'implémentation de codes pour comparer les dommages liés aux neutrons et aux ions, avec les possibilités offertes par la plateforme d'irradiation JANNuS Saclay. Les codes en cours de développement sont associés à la plateforme de pré/post-traitement et de couplage SALOME ainsi qu'au code par éléments finis CAST3M. La plateforme MATIX_P inclut les codes suivants :

• DART, basé sur l'approximation des collisions binaires (BCA) ce code est utilisé pour quantifier les dommages primaires d'irradiation des matériaux soumis à des flux neutroniques ou ioniques ;

• CMDC, un nouveau code de dynamique moléculaire conçu pour simuler les cascades de déplacements atomiques dans les matériaux pour les ions de forte énergie (> 1 MeV). La discrimination de cellules actives et non actives dans la boîte de simulation se fait sur des critères de température et d'énergie cinétique dans les cellules. Ceci permet d'accélérer les temps de calcul jusqu'à 100 000 en comparaison des calculs de dynamique moléculaire standards ;

• CRESCENDO, utilisant les équations de cinétique chimique, ce code est mis en œuvre pour calculer l'évolution des nanostructures induite par l'irradiation sur des grandes périodes de temps (collaboration EDF) ;

• NUMODIS, un code de dynamique des dislocations utilisé pour étudier la déformation plastique des matériaux en tenant compte du comportement collectifs des dislocations (collaborations INP Grenoble, Université Paris XII, INRIA Bordeaux) ;

• EKINOX, un code dédié au calcul des cinétiques d'oxydation des alliages base nickel (collaborations AREVA NP, CIRIMAT Toulouse) ;

• AMITEX_FFTP, un nouveau code FFT, massivement parallèle, permettant d'évaluer le comportement mécanique de cellules représentatives de matériaux hétérogènes. Pour les alliages métalliques il s'agit d'agrégats cristallins pour lesquels le comportement de chaque grain est issu de la modélisation par dynamique des dislocations et validé expérimentalement. La méthode permet de faire le lien entre le comportement d'un grain (≈ 10 µm) et celui d'un volume élémentaire représentatif, VER (≈ mm) ; 

• MICROGEN, une boîte à outils utilisée pour générer des microstructures numériques, artificielles ou issues de résultats expérimentaux, pour la réalisation de calculs de dynamique des dislocations ou de plasticité cristalline.

En complément, PLEIADES est une plateforme de simulation multi-échelle dédiée à l'étude du comportement des combustibles et des gainages, développée en partenariat avec EDF avec le soutien d'AREVA.