L'objectif général de cet axe est d'améliorer la sûreté des systèmes complexes (tels que des cœurs de réacteurs nucléaires) en améliorant la connaissance du comportement des structures qui les constituent. Il est pour cela nécessaire d'être capable de modéliser ces structures et leur comportement à différentes échelles et de réaliser les simulations en accord avec les modèles. C'est le volet sur lequel les collaborations ont jusque-là majoritairement porté, en s'intéressant distinctement à plusieurs échelles.

D'une part, l'échelle méso/micro est étudiée via les avancées des travaux portant notamment sur le développement des méthodes multi-grilles. Ces travaux visent à décrire avec précision les interactions entre matériaux (gaine/pastille dans le cas des combustibles nucléaires par exemple) et à prédire une éventuelle modification du comportement mécanique de la structure dans laquelle ces matériaux interagissent (fissuration de la gaine par exemple). Sont pour l'instant pris en compte les effets thermiques et le contact, en quasi-statique.

D'autre part, l'échelle traitée est macroscopique : on s'intéresse alors au comportement dynamique d'une structure entière dans des conditions de sollicitations mécanique (par exemple assemblage sous écoulement fluide, voire de l'ensemble des assemblages dans le cœur, et des chocs entre structures qui peuvent survenir lors de séismes). Les travaux menés récemment, mais aussi ceux menés depuis quelques années, permettent de développer des modèles pertinents mais minimaux, validés par des campagnes expérimentales, ainsi que des méthodes de calcul réduisant le coût global des simulations.

Se dégagent de cet objectif général, deux objectifs à long terme :

1. Améliorer les modèles et les capacités de simulation :   
   Dans la continuité des recherches actuellement menées, nous visons à long terme un couplage des trois échelles macro/méso/micro : le modèle de contact grille/gaine utilisé à l'échelle macroscopique pourrait être ainsi enrichi à partir de simulations méso/micro, qui elles-mêmes prendraient en compte leurs conditions aux limites depuis les résultats établis en dynamique à l'échelle macroscopique. On gagnerait ainsi en précision à la fois sur le comportement global de la structure (assemblage sous écoulement fluide) et sur le comportement local. Ce dernier prendrait alors en compte l'endommagement de la gaine à la fois intérieur, via ses interactions avec la pastille, et extérieur lié à ses interactions au niveau des grilles maintenant les crayons de combustible.
   Les jalons à court terme portent sur les travaux aux échelles méso/micro et consistent à intégrer les aspects dynamiques et la prise en compte du frottement gaine/grille.   
   Un autre aspect de cet objectif consiste en la prise en compte des incertitudes. Ceci implique, d'une part, de proposer des modèles incertains pertinents, et d'autre part, de développer les méthodes numériques permettant de prendre en compte cette nouvelle dimension en préservant des coûts de calcul raisonnables.

​Proposer des solutions d’amélioration active de la sûreté des structures :              
Sur la base de nos collaborations passées, nous souhaitons proposer des systèmes permettant d’augmenter la sûreté du cœur en cas de sollicitations dynamiques importantes, causées par exemple par un séisme. Nous orientons ainsi nos efforts afin que nos travaux ne visent plus uniquement à comprendre et prévoir, mais permettent une rétroaction améliorant activement la sûreté.

1. Thèses en cours - thèses soutenues