Pause
Lecture
Moteur de recherche d'offres d'emploi CEA

Etude de l'activation des composants en tungstène face au plasma induite par les électrons découplés H/F


Détail de l'offre

Informations générales

Entité de rattachement

Le CEA est un acteur majeur de la recherche, au service des citoyens, de l'économie et de l'Etat.

Il apporte des solutions concrètes à leurs besoins dans quatre domaines principaux : transition énergétique, transition numérique, technologies pour la médecine du futur, défense et sécurité sur un socle de recherche fondamentale. Le CEA s'engage depuis plus de 75 ans au service de la souveraineté scientifique, technologique et industrielle de la France et de l'Europe pour un présent et un avenir mieux maîtrisés et plus sûrs.

Implanté au cœur des territoires équipés de très grandes infrastructures de recherche, le CEA dispose d'un large éventail de partenaires académiques et industriels en France, en Europe et à l'international.

Les 20 000 collaboratrices et collaborateurs du CEA partagent trois valeurs fondamentales :

• La conscience des responsabilités
• La coopération
• La curiosité
  

Référence

2023-29598  

Description de l'unité

L'Institut de Recherche sur la Fusion par Confinement Magnétique est l'un des départements de la Direction de la Recherche Fondamentale du CEA. Depuis plus de 50 ans, son rôle est de mener des recherches sur une nouvelle source d'énergie : la fusion par confinement magnétique, en s'associant avec le programme Fusion européen. L'IRFM est installé sur le Centre CEA de Cadarache. Les activités de L'IRFM sont structurées autour de trois axes de recherches de développement :
- contribuer à la réalisation du projet ITER et ceux de l'Approche Elargie (tokamak JT-60SA principalement),
- préparer l'opération scientifique d'ITER, à travers des activités d'expérimentation et de contrôle, ainsi que de théorie et de modélisation,
- établir les bases du futur réacteur de fusion.
Ces activités sont intimement connectées à un effort tout particulier de formation des générations futures de physiciens et de technologues de la fusion. L'IRFM a à sa disposition de nombreuses plateformes de R&D et de tests, dont le tokamak WEST (pour Tungsten (w) Environnement Steady-State Tokamak), transformation de Tore Supra en banc de test pour ITER, le nouveau tokamak du CEA va permettre de tester l'un des composants clé d'ITER et de poursuivre les recherches en physique des plasmas, dans un contexte international grâce aux nombreuses collaborations mises en place.

Description du poste

Domaine

Neutronique et physique des réacteurs

Contrat

Stage

Intitulé de l'offre

Etude de l'activation des composants en tungstène face au plasma induite par les électrons découplés H/F

Sujet de stage

L'objet du stage est d'analyser le processus d'activation de composants en tungstène induite indirectement par des faisceaux d'électrons dans la machine expérimentale WEST. Ces faisceaux d'électrons appelés « électrons découplés » ou « runaway electrons » sont produits par des événements de disruption dans le plasma. L'objectif final de l'analyse est de comprendre la phénoménologie de l'activation observée par des mesures des composants appelés PFU (Plasma Facing Components) et de reproduire qualitativement d'abord et quantitativement peut-être les mesures par spectrométrie réalisée en 2023 sur ces composants à l'IRFM.

Les analyses seront réalisées en trois temps. Dans un premier temps, une étude paramétrique sera menée avec le code de transport des particules par la méthode de Monte Carlo TRIPOLI-4 en simulant la cascade électromagnétique dans les composants en tungstène et en étudiant différentes énergies d'électrons et différents angles d'incidence du faisceau.

Durée du contrat (en mois)

4 A 6 MOIS

Description de l'offre

Les réacteurs de fusion envisagés pour la production d'électricité dans le futur sont des concepts qui reposent sur la technologie du tokamak (terme venant du russe et signifiant "chambre toroïdale avec bobines magnétiques"), une enceinte à vide en forme de tore dans laquelle le plasma de fusion est maintenu en lévitation grâce à des champs magnétiques très intenses. Le plasma est chauffé à très haute température (de l'ordre de 150 000 000 °C dans ITER) afin de favoriser les collisions entre les ions D+ et T+ et de provoquer la fusion des noyaux. Lorsque ces perturbations surviennent, des disruptions peuvent arriver qui sont des phénomènes violents de perte de confinement du plasma et de refroidissement rapide de celui-ci qui entrainent un phénomène appelé "runaway electrons", qui correspond à l'apparition d'un faisceau d'électrons très énergétique et de haute intensité qui s'écrase sur les composants de structure face au plasma. Des expériences dans l'installation WEST de l'IRFM ont fait apparaitre ce phénomène sur des composants appelés PFU (Plasma Facing Components) sur le Divertor Bas de la machine. L'analyse par spectrométrie des composants en question a montré l'existence, par l'apparition des pics de décroissance du 181W dans le spectre produit, de zones activées de manière hétérogène sur les composants.
Le sujet propose dans un premier temps de réaliser une étude paramétrique de la phénoménologie de l'activation d'un composant en tungstène par un faisceau d'électrons. Pour cela, la cascade électromagnétique (simulation du phénomène de production de photons par l'interaction des électrons dans la matière, photons qui eux-mêmes produisent des électrons par des réactions de diffusion incohérente, photoélectrique ou par effet de paire, électrons et positons qui produisent encore des photons, ...) sera simulée à l'aide du code de transport des particules par la méthode de Monte Carlo du CEA, code appelé TRIPOLI-4, en faisant varier l'énergie des électrons et l'angle d'incidence des électrons sur le composant. Dans un second temps, l'étudiant(e) s'intéressera à l'analyse et à l'interprétation qualitative des mesures de spectrométrie qui ont été réalisées sur différentes faces du composant et apportera sur la base de l'étude paramétrique précédemment réalisée des éléments de compréhension de la manière dont l'activation est produite. Une analyse quantitative des mesures pourra être réalisée et une reconstruction du spectre des électrons à l'origine de l'activation sera proposée et confrontée à des résultats obtenus par la simulation à l'aide d'un code de calcul des faisceaux d'électrons découplés, le code DREAM. Enfin, le stage s’intéressera aussi à l’activation produite par les neutrons créés lors des réactions (g, n) pour évaluer leur contribution relative à l’activation du tungstène et à d’autres matériaux de structure des tokamaks.
L'intérêt pour le ou la stagiaire est de contribuer à des projets internationaux de type WEST, ITER, DEMO.

Moyens / Méthodes / Logiciels

Méthod de Monte Carlo/TRIPOLI-4

Localisation du poste

Site

Cadarache

Localisation du poste

France, Provence-Côte d'Azur, Bouches du Rhône (13)

Ville

SAINT PAUL LEZ DURANCE

Critères candidat

Langues

Anglais (Intermédiaire)

Diplôme préparé

Bac+5 - Diplôme École d'ingénieurs

Formation recommandée

3ème année d'Ecole d'ingénieur, Master 2

Possibilité de poursuite en thèse

Non

Demandeur

Disponibilité du poste

01/01/2024