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Prix de thèse

Françoise Breton - 20/06/2012

Zakaria Habibi, premier lauréat du prix de thèse Paul Caseau

© Philippe Lavialle

L'Académie des technologies et EDF ont créé cette année un prix à la mémoire de Paul Caseau, membre fondateur de l'Académie des technologies, et directeur des études et recherches d'EDF . Zakaria Habibi, en postdoctorat dans l’équipe-projet Simpaf (commune avec le CNRS et l'Université Lille1), est le premier lauréat de ce prix pour sa thèse soutenue en 2011 dans le domaine de la modélisation et de la simulation numérique. Le prix a été remis le 18 juin au Collège des Bernardins.

Zakaria Habibi ne se destinait pas à la recherche industrielle lorsqu’il faisait ses études de mathématiques à l’université Hassan II, à Casablanca au Maroc.  « Il n’y avait que les mathématiques qui m’intéressaient et je ne me préoccupais pas de mon avenir professionnel  », avoue-t-il.  Ce n’est qu’en fin de maîtrise qu’il éprouve le besoin de "toucher" le concret et de se projeter dans une carrière en mathématique. Il envisage alors de devenir ingénieur et cherche une formation qui donne une large place aux mathématiques. « Mon choix s’est naturellement tourné vers la France dont je maîtrise la langue et dont les écoles d’ingénieur sont réputées pour fournir une solide formation en mathématiques, modélisation numérique, calcul scientifiques etc., contrairement au Maroc où elles visent soit l’informatique, soit les mathématiques financières par exemple, ce qui s’éloignait trop de mes centres d’intérêt.  »

 Il intègre le 3e cycle en génie mathématique et modélisation de l’École Polytech de Clermont-Ferrand. Il obtient son diplôme deux ans plus tard en ayant pris du recul sur les mathématiques et leurs applications possibles en météorologie, énergie, transports. «  Le calcul scientifique et l’analyse numérique me plaisaient beaucoup et je voyais bien que la formation d’ingénieur ne me permettrait pas d’acquérir un savoir d’expert.  » Il cherche alors une équipe et un directeur de thèse dans ce domaine. Grégoire Allaire, le vice-président du département de mathématiques appliquées de l’École polytechnique, répond favorablement à sa demande et lui propose un sujet financé par le CEA. « Le hasard faisait que j’étais en stage de fin d’étude dans cet organisme et que j’avais à cette occasion commencé à découvrir l’énergie nucléaire et l’application des mathématiques à ce domaine ».  Coencadré par Grégoire Allaire et Anne Stietel, membre de la direction de l'énergie nucléaire (DEN) du CEA, il a effectué sa thèse au sein du DM2S/SFME, l'un des laboratoires de la DEN.

J’ai pu aller dans le laboratoire concerné par le sujet pour me renseigner et j’ai été conquis !

Une motivation à toute épreuve qui portera Zakaria Habibi jusqu’à sa soutenance de thèse trois ans plus tard, en décembre 2011. À la fin de sa thèse, entreprise dans un cadre académique, il ne se sent pas tout à fait près à intégrer la recherche industrielle. Il postule pour un postdoctorat dans l’équipe-projet Simpaf, à Lille, qui est très réputée dans le domaine de l’homogénéisation qui est aussi celui de sa thèse. Antoine Gloria, le responsable de l’équipe, lui propose de travailler sur un projet portant sur le stockage des déchets nucléaires, en contact direct avec les agents de l’Andra. « Faire un postdoc était une manière de faire une transition idéale entre la recherche académique et la recherche industrielle.  De plus, travailler avec les chercheurs de Simpaf est une chance et un plaisir. J’espère pouvoir conserver des liens avec l’équipe dans mon activité future. »  Pour l’heure, il ne sait pas encore ce qu’il va faire après son postdoc qui se termine en octobre. Il considère que le prix qu’il a reçu pour son travail de thèse est aussi une clé pour ouvrir plus rapidement des voies d’avenir. « Les gens s’intéressent plus à ce que l’on fait, cela donne plus d’occasions de contact. Mais c’est aussi un fardeau, car il faut montrer tous les jours qu’on le mérite bien !  »

Contribuer à optimiser le fonctionnement des réacteurs pour qu’ils produisent plus d’énergie et moins de déchets

Pour concevoir des réacteurs nucléaires de 4e génération ayant un meilleur rendement, les chercheurs modélisent le cœur du réacteur afin d’analyser son comportement thermique. Cependant, la structure du cœur étant très hétérogène (mélange de parties fluides et solides), les paramètres (conductivité thermique, vitesse, etc.) varient beaucoup en son sein. Les calculs sont très lourds et nécessitent des temps infinis alors que les ingénieurs doivent pouvoir les effectuer en routine. La méthode d’homogénéisation permet de résoudre cette question d’une façon satisfaisante en adoptant des valeurs moyennes pour les paramètres, sorte de cliché macroscopique d’un ensemble d’activités variables microscopiques.

Le travail de Zakaria Habibi a consisté à étendre et adapter la méthode d’homogénéisation utilisée en 2D à des modèles de transport thermique en 3D (géométrie réelle d’un cœur de réacteur) où cette méthode est inutilisable directement, ce qui a nécessité de combiner cette approche avec d’autres méthodes mathématiques. Un autre apport original de ce travail a été de prendre en compte de manière mathématiquement rigoureuse le transfert par rayonnement ainsi que des sources thermiques dont les variations sont très importantes. Il a notamment démontré qu’appliquer des corrections au niveau microscopique (correcteur d’ordre 2) pour ces grandes variations est indispensable pour obtenir des résultats plus proches de la réalité physique des phénomènes. Zakaria Habibi a validé toutes ces approches dans un mode stationnaire, correspondant à un fonctionnement nominal d’un réacteur, et les a étendues au mode transitoire correspondant à un arrêt normal du cœur.

Mots-clés : Paul Caseau Zakaria Habibi Prix de thèse Centre de recherche Inria Lille Nord - Europe Université Lille1 CNRS

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