Soutenance de thèse - Ronan MEILLOUR

Soutenance de thèse - Ronan MEILLOURRonan MEILLOUR, en vue de l’obtention du grade de Docteur en Sciences pour l’Ingénieur, spécialité « Énergétique – Thermique – Combustion », présentera ses travaux intitulés : « Prédiction par simulation numérique de la propagation et de l’impact de l’énergie laser résiduelle lors de la découpe laser de forte épaisseur pour le démantèlement. » le 12 décembre à Lorient.

Date 12/12

Résumé

Prédiction par simulation numérique de la propagation et de l’impact de l’énergie laser résiduelle lors de la découpe laser de forte épaisseur pour le démantèlement.

De nos jours, la découpe laser constitue une méthode en plein essor pour le démantèlement d’installations nucléaires. Dans ce contexte, la maîtrise du procédé est essentielle, notamment en ce qui concerne l’énergie laser non absorbée. Cette dernière, appelée énergie laser résiduelle, représente un enjeu majeur de sûreté nucléaire, car elle peut engendrer des dommages thermomécaniques sur les structures situées à l’arrière-plan, compromettant ainsi leurs fonctions de tenue mécanique et d'étanchéité. C’est dans ce cadre que s’inscrivent les présents travaux de thèse, au cours desquels un modèle de découpe laser a été développé sous COMSOL Multiphysics®, résolvant les équations de transfert thermique et de mécanique des fluides pour les trois états (gaz, liquide et solide), tout en utilisant la méthode Level Set pour capturer dynamiquement l'interface métal-gaz. Afin de quantifier l’énergie laser résiduelle, une approche hybride Level Set - maillage mobile a été mise en œuvre pour discrétiser l’interface, et une méthode de lancer de particules a été utilisée pour modéliser la propagation du faisceau laser et estimer la part d’énergie laser atteignant l’arrière-plan. Enfin, des observations expérimentales réalisées par caméras rapides ont permis de valider le modèle à travers la comparaison des angles du front de découpe.

Mots clefs : Découpe laser, démantèlement nucléaire, énergie laser résiduelle, modélisation thermohydrodynamique, Level Set, lancer de particules, observations expérimentales.

Abstract

Numerical simulation prediction of the propagation and impact of residual laser energy during thick-section laser cutting for dismantling.

The laser cutting is nowadays an emerging and continuously improving technique for nuclear dismantling. In this context, mastering the process is essential, particularly regarding the portion of laser energy that is not absorbed by the material. This unabsorbed energy, named residual laser energy, represents a major nuclear safety issue, as it can cause thermomechanical damage to structures located behind the cutting zone, thus compromising their mechanical strength and sealing capability. Within this framework, the present work focuses on the development of a laser cutting model implemented in COMSOL Multiphysics®, solving the heat transfer and fluid flow equations for the three states (gas, liquid, and solid), while employing the Level Set method to dynamically capture the metal–gas interface. To quantify the residual laser energy, a hybrid Level - Set moving mesh approach was implemented to discretize the interface, and a particle tracing method was used to model the laser beam propagation and to estimate the portion of laser energy reaching the background. Finally, high-speed camera observations were conducted to validate the model through a comparison of the predicted and observed cutting front angle.

Key words: Laser cutting, residual laser energy, nuclear dismantling, thermohydrodynamic modeling, Level Set, particle tracing, experimental observations.

Membres du jury

• Pr Morgan DAL, rapporteur, Professeur des Universités, ENSAM, laboratoire PIMM UMR CNRS 8006
• Pr Pierre SALLAMAND, rapporteur, Professeur des Universités, Université de Bourgogne Franche-Comté, LICB UMR CNRS 6303
• Dr El-Hachemi AMARA, examinateur, Dr Habilité à Diriger des Recherches, Centre de Recherche en Nanosciences et Nanotechnologies, Algérie
• Pr Nadjib SEMMAR, examinateur, Maître de Conférences HDR, Université d'Orléans, GREMI CNRS UMR 7344
• Dr Mickaël COURTOIS, directeur de thèse, Maître de Conférences HDR, Université Bretagne Sud, IRDL CNRS UMR 6027
• Pr Muriel CARIN, co-directrice de thèse, Professeure des Universités, Université Bretange Sud, IRDL CNRS UMR 6027
• Dr Ioana DOYEN, encadrante de thèse, Ingénieure de Recherche, CEA Paris Saclay, LTA
• Dr Christopher NAHED, encadrant de thèse, Ingénieur de Recherche, CEA Paris Saclay, LM2S

Les travaux sont dirigés par Mickaël Courtois et Muriel Carin

École doctorale SPI.bzh N°647

Informations pratiques

Vendredi 12 décembre à 9h

Amphithéâtre Sciences 2

Faculté Sciences & Sciences de l'Ingénieur

Lorient

Crédits photographiques : ©Université Bretagne Sud. Service Communication