Porosity dependence of thermal conductivity in UO2 nuclear fuels

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{W\cal W}-Gauge Structures and their Anomalies:An Algebraic Approach

Starting from flat two-dimensional gauge potentials we propose the notion of ${\cal W}$-gauge structure in terms of a nilpotent BRS differential algebra. The decomposition of the underlying Lie algebra with respect to an $SL(2)$ subalgebra is crucial for the discussion conformal covariance, in particular the appearance of a projective connection. Different $SL(2)$ embeddings lead to various ${\cal W}$-gauge structures. We present a general soldering procedure which allows to express zero curvature conditions for the ${\cal W}$-currents in terms of conformally covariant differential operators acting on the ${\cal W}$ gauge fields and to obtain, at the same time, the complete nilpotent BRS differential algebra generated by ${\cal W}$-currents, gauge fields and the ghost fields corresponding to ${\cal W}$-diffeomorphisms. As illustrations we treat the cases of $SL(2)$ itself and to the two different $SL(2)$ embeddings in $SL(3)$, {\it viz.} the ${\cal W}_3^{(1)}$- and ${\cal W}_3^{(2)}$-gauge structures, in some detail. In these cases we determine algebraically ${\cal W}$-anomalies as solutions of the consistency conditions and discuss their Chern-Simons origin.Comment: 46 pages,LaTe

W-algebras from symplectomorphisms

It is shown how $W$-algebras emerge from very peculiar canonical transformations with respect to the canonical symplectic structure on a compact Riemann surface. The action of smooth diffeomorphisms of the cotangent bundle on suitable generating functions is written in the BRS framework while a $W$-symmetry is exhibited. Subsequently, the complex structure of the symmetry spaces is studied and the related BRS properties are discussed. The specific example of the so-called $W_3$-algebra is treated in relation to some other different approaches.Comment: LaTex, 25 pages, no figures, to appear in Journ. Math. Phy

Modélisation du comportement des combustibles à particules : caractérisation d'un volume élémentaire représentatif pour un milieu hétérogène aléatoire

Les combustibles à particules sont constitués de particules sphériques d'oxyde d'uranium enrobé de plusieurs couches de confinement, noyées dans une matrice graphite. Pour prendre en compte l'influence de la répartition aléatoire des particules sur les chargements thermomécaniques locaux, une modélisation multi-échelles est nécessaire. Le choix s'est porté vers la méthode des éléments-finis au carré, où interviennent deux échelles distinctes de discrétisation : une structure « macroscopique» homogène dont les propriétés en chaque point d'intégration sont calculées sur une seconde structure «microscopique» hétérogène (Volume Elémentaire Représentatif). La première partie de l'étude vise à caractériser la microstructure aléatoire par un indicateur morphologique basé sur la distribution des distances minimales entre les centres des particules. Le comportement élastique des VER, obtenu par calcul éléments finis, a ensuite été comparé à un modèle analytique. Enfin, nous avons défini des indicateurs de représentativité thermique et mécanique basés sur les modes de rupture des particules sous irradiation

Polyakov soldering and second order frames : the role of the Cartan connection

The so-called "soldering" procedure performed by A.M. Polyakov in [1] for a SL(2,R)-gauge theory is geometrically explained in terms of a Cartan connection on second order frames of the projective space RP^1. The relationship between a Cartan connection and the usual (Ehresmann) connection on a principal bundle allows to gain an appropriate insight into the derivation of the genuine " diffeomorphisms out of gauge transformations" given by Polyakov himself.Comment: Accept\'e pour publication dans Lett. Math. Phy

Electron spin dynamics in quantum dots and related nanostructures due to hyperfine interaction with nuclei

We review and summarize recent theoretical and experimental work on electron spin dynamics in quantum dots and related nanostructures due to hyperfine interaction with surrounding nuclear spins. This topic is of particular interest with respect to several proposals for quantum information processing in solid state systems. Specifically, we investigate the hyperfine interaction of an electron spin confined in a quantum dot in an s-type conduction band with the nuclear spins in the dot. This interaction is proportional to the square modulus of the electron wave function at the location of each nucleus leading to an inhomogeneous coupling, i.e. nuclei in different locations are coupled with different strength. In the case of an initially fully polarized nuclear spin system an exact analytical solution for the spin dynamics can be found. For not completely polarized nuclei, approximation-free results can only be obtained numerically in sufficiently small systems. We compare these exact results with findings from several approximation strategies.Comment: 26 pages, 9 figures. Topical Review to appear in J. Phys.: Condens. Matte

Modélisation des effets de l'endommagement dans les milieux hétérogènes viscoélastiques - simulation du comportement des combustibles MOX.

International audienceLe MOX (Mixed oxydes) est un combustible nucléaire au meme titre que l'uranium enrichi utilise dans certains réacteurs français. Ce combustible est un melange d'oxyde d'uranium et d'oxyde de plutonium. Avec le procédé actuel de fabrication, le MOX est un matériau hétérogène triphasé de type inclusionnaire dont les différentes phases ont une teneur en plutonium différente. La simulation du comportement sous irradiation du combustible s'appuie sur une approche multi-physique dans laquelle les contraintes internes resultant des gonflements différentiels induits par l'irradiation sont modélisées par une approche d'homogénéisation tenant compte des deformations viscoplastiques apparaissant dans les phases [1]. Dans le cadre de ce travail de these, nous souhaitons a present étendre cette modélisation par homogénéisation a l'endommagement fragile des phases, endommagement susceptible d’apparaître en situation accidentelle.La premiere approche étudiée représente l'endommagement des phases avec le modèle de fissuration développé antérieurement pour représenter le comportement fragile des pastilles combustibles. Dans ce modèle applique a present a l’échelle des phases du MOX, la fissuration est représentée par une deformation de fissuration qui s'ajoute aux autres deformations inélastiques. En premiere approche, le changement d’échelle est effectue en considérant que cette deformation de fissuration moyenne par phase est pilotée par la moyenne des contraintes dans la phase considérée. La linéarisation du comportement est effectuée soit par une approche de type Kroner [3] (deformation de fissuration assimilée a une deformation libre) soit de type Hill [4] (linéarisation de la vitesse de deformation associée a la fissuration). Ensuite, pour obtenir le comportement au niveau macroscopique, on utilise le modèle de Mori-Tanaka. Ces deux approches sont comparées en considérant un element de volume libre a son bord et constitue d'une seule famille d'inclusion a laquelle on impose un gonflement différentiel. Dans le cas élastique fragile, les predictions obtenues avec les deux modèles sont ici comparées (amorçage, propagation), ce qui conduit d'ores et déjà a des premiers enseignements

Modelisation des effets de l'endommagement dans les milieux heterogenes viscoelastiques simulation du comportement des combustibles MOX

International audienceLe MOX (Mixed oxydes) est un combustible nucleaire au meme titre que l'uranium enrichi utilise dans certains reacteurs francais. Ce combustible est un melange d'oxyde d'uranium et d'oxyde de plutonium. Avec le procede actuel de fabrication, le MOX est un materiau heterogene triphase de type inclusionnaire dont les differentes phases ont une teneur en plutonium differente. La simulation du comportement sous irradiation du combustible s'appuie sur une approche multi-physique dans laquelle les contraintes internes resultant des gonflements differentiels induits par l'irradiation sont modelisees par une approche d'homogeneisation tenant compte des deformations viscoplastiques apparaissant dans les phases [1]. Dans le cadre de ce travail de these, nous souhaitons a present etendre cette modelisation par homogeneisation a l'endommagement fragile des phases, endommagement susceptible d'apparaitre en situation accidentelle.La premiere approche etudiee represente l'endommagement des phases avec le modele de fissuration [2] developpe anterieurement pour representer le comportement fragile des pastilles combustibles. Dans ce modele applique a present a l'echelle des phases du MOX, la fissuration est representee par une deformation de fissuration qui s'ajoute aux autres deformations inelastiques. En premiere approche, le changement d'echelle est effectue en considerant que cette deformation de fissuration moyenne par phase est pilotee par la moyenne des contraintes dans la phase consideree. La linearisation du comportement est effectuee soit par une approche de type Kroner [3] (deformation de fissuration assimilee a une deformation libre) soit de type Hill [4] (linearisation de la vitesse de deformation associee a la fissuration). Ensuite, pour obtenir le comportement au niveau macroscopique, on utilise le modele de Mori-Tanaka. Ces deux approches sont comparees en considerant un element de volume libre a son bord et constitue d'une seule famille d'inclusion a laquelle on impose un gonflement differentiel. Dans le cas elastique fragile, les predictions obtenues avec les deux modeles sont ici comparees (amorcage, propagation), ce qui conduit d'ores et deja a des premiers enseignements

caracterisation du reseau de porosite d'une ceramique de dioxyde d'uranium en vue de la modelisation de sa conductivite thermique

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Imagerie par tomographie X pour la caractérisation microstructurale de combustibles UO2_2

International audienceLes céramiques de dioxyde d'uranium (UO$_2$) sont utilisées comme combustible pour les Réacteurs à Eau Pressurisée duparc électronucléaire français. La microstructure poreuse de ces combustibles peut être représentée par une famille depores de forme quasi-sphérique et un réseau de pores de type filamentaire. Cette microstructure est pilotée par le procédéde fabrication des combustibles UO$_2$.L’objectif de cette étude est d’évaluer la microstructure 3D de ces matériaux par tomographie X. Cette étude s’inscrit dansle cadre de la caractérisation de l’influence de la microstructure sur la conductivité thermique de ces combustibles UO$_2$.L’obtention par tomographie X d’images exploitables reste complexe pour ces échantillons très absorbants (densitéthéorique de 10,97 g/cm$^3$). A l’aide de deux campagnes de tomographie menées au laboratoire Navier, le réseau deporosité d’échantillons UO$_2$ a pu être observé. Une caractérisation des différentes familles de porosité a été réalisée àpartir des images traitées