Jonathan Amodeo

Les évènements géologiques de surface, comme le volcanisme ou les séismes, sont le fruit d'une dynamique qui vise à dissiper la chaleur interne de notre planète. Dans le manteau terrestre, les roches sont déformées plastiquement dans des conditions extrêmes de pression, de température et de vitesse de déformation. Malgré les récentes avancées expérimentales, il est impossible de reproduire de telles conditions de déformation en laboratoire. C'est pourquoi nous proposons, dans ce travail de thèse, une approche numérique, basée sur la modélisation multi-échelle de la plasticité, des conditions du laboratoire à celles qui caractérisent le manteau terrestre. Nous avons choisi d'appliquer cette méthode à MgO, phase importante du manteau inférieur.À partir des propriétés de cœur des dislocations, nous avons utilisé la théorie des double-décrochements afin de décrire la mobilité d'une dislocation isolée en fonction de la température et de la contrainte. Nous avons ensuite implémenté, dans un code de Dynamique des Dislocations (DD), les paramètres de mobilité des différents défauts afin de décrire le comportement collectif des dislocations lors d’essais numériques de déformation. Les résultats montrent que les propriétés mécaniques de MgO dépendent fortement de la pression et de la vitesse de déformation.

Stacking‐fault energy is a fundamental material property that significantly affects the shearability of crystalline materials by influencing the behavior of dislocations. Here, the impact of point defects on the stacking‐fault energy in nuclear fuel is investigated using a large‐set of molecular statics simulations combined to statistical analysis. A focus is made on the excess stacking‐fault energy induced by uranium Frenkel pairs usually produced during high‐temperature irradiation, in the main slip systems of the fluorite structure. The results show quantitative changes of the stacking‐fault energy that can vary up to several hundreds with point defect content, what might significantly influence dislocation core, mobility and more broadly, the mechanical behavior of the material. These results highlight the crossed link of point defects upon nuclear fuel mechanics and pave the way for further investigations into dislocation‐point defect interactions, particularly in the context of high‐temperature nuclear fuel applications.