Une étape cruciale de la fabrication des combustibles nucléaires est le co-broyage des oxydes d’uranium et de plutonium pour obtenir une taille ciblée et un mélange homogène de particules. Cependant, le changement de l’échelle du laboratoire à celle de la production reste essentiellement empirique. Le but de cette thèse de doctorat est de modéliser et caractériser les écoulements granulaires dans des tambours rotatifs et d’élucider les mécanismes de broyage de l’échelle des particules à celle du procédé. A l’aide de simulations granulaires, et d’un critère de décohésion dynamique basé sur la mécanique de la rupture, on étudie la fragmentation de particules sous impact. La dissociation de ces particules se fait au niveau d’une tessellation en cellules sous-jacentes fragmentables. Les analyses développées portent notamment sur : les propriétés d’écoulements granulaires dans le régime de cascade en fonction des paramètres du système; l’effet de la taille et du nombre de corps broyants sur le processus de broyage; l’évolution de la fragmentation dans les écoulements en tambour rotatif. Nos simulations révèlent plusieurs relations bien définies entre différentes variables caractérisant l’écoulement (profil de surface, épaisseur d’écoulement, fluctuations de force, glissement aux parois), l’évolution de la taille des particules et les paramètres du système (vitesse de rotation, taille du tambour, taux de remplissage). Ces travaux conduisent à la définition de deux paramètres sans dimension qui peut être utilisé pour la mise à l’échelle des écoulements et de la fragmentation des particules dans les tambours tournants et les broyeurs à boulets.