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Moteur de recherche d'offres d'emploi CEA

Implémentation d’un modèle quasi-statique dans le code PIC CALDER


Détail de l'offre

Informations générales

Entité de rattachement

Situé à 40 km au sud de Paris, le centre DAM-Île de France, a en charge la conception des armes nucléaires françaises, la recherche et développement dans le domaine de la lutte contre la prolifération et le terrorisme, l'alerte aux autorités en cas de séisme, de tsunami ou d'essai nucléaire étranger, la construction et le démantèlement de grandes infrastructures nucléaires. Leader français de la simulation numérique et du calcul intensif, il possède deux des machines européennes les plus puissantes. Il dispose également de plusieurs accélérateurs et de nombreux moyens techniques et expérimentaux pour mener ses recherches. Lui est également rattaché, l'Unité Propulsion Nucléaire située sur le centre CEA/Cadarache en région Provence Alpes-Côte d'Azur, où sont implantées les installations d'essais et une partie des fabrications de la propulsion nucléaire.  

Référence

2021-18575-S0411  

Description du poste

Domaine

Physique du noyau, atome, molécule

Contrat

Stage

Intitulé de l'offre

Implémentation d’un modèle quasi-statique dans le code PIC CALDER

Sujet de stage

Implémentation d’un modèle quasi-statique dans le code PIC CALDER

Durée du contrat (en mois)

6 mois

Description de l'offre

L’accélération faisceau-plasma est l’une des techniques envisagées pour générer des faisceaux de particules très énergétiques et venir concurrencer à long terme les grands accélérateurs conventionnels. Son principal avantage repose sur les grands champs accélérateurs qu’elle permet de générer – de typiquement 2 ordres de grandeur supérieurs aux accélérateurs conventionnels – ce qui permet de réduire d’autant la taille des accélérateurs. L’accélération faisceau-plasma se produit lorsqu’un premier faisceau de particules déjà accéléré est focalisé et se propage dans un plasma peu dense issu d’un gaz ionisé. Les champs propres de ce faisceau mettent en mouvement les électrons du plasma, ce qui génère une onde plasma dans le sillage du faisceau, cette onde de sillage étant caractérisée par des champs électriques accélérateurs de très grandes amplitudes. L’injection d’un second faisceau d’électrons ou de positrons dans cette onde de sillage permet d’accélérer très fortement ce dernier. De nombreuses interrogations théoriques et expérimentales nous imposent de recourir à des simulations pour mieux comprendre et optimiser ces accélérateurs. La dynamique des deux faisceaux et du plasma ne peut être simulé qu’à l’aide d’un code « Particle-In-Cell » (PIC), qui modélise le couplage entre les champs électromagnétiques et les particules chargées qui sont décrites de manière cinétique.
Bien que notre code PIC CALDER soit efficacement parallélisé et tourne sur plusieurs milliers de cœurs de manière routinière, les simulations PIC d’accélération faisceau-plasma, surtout lorsqu’elles sont 3D, nécessitent toujours des calculs très longs. Afin d’accélérer considérablement le calcul, il sera demandé de développer et d’implémenter un modèle quasi-statique dans CALDER. L’hypothèse quasi-statique repose sur la capacité à découpler les évolutions rapides de l’onde plasma, et lentes des faisceaux de particules relativistes. Après la compréhension des implications et limitations physiques et mathématiques de cette hypothèse, le(a) stagiaire devra implémenter le modèle quasi-statique dans la version 2D de CALDER, puis le valider et tester les limites de ce modèle. Selon la durée du stage, ce travail pourra être étendu à la géométrie 3D et l'étudiant(e) pourra travailler sur l’optimisation du parallélisme du code lorsque le modèle quasi-statique est utilisé.

Profil du candidat

Bac+5

Localisation du poste

Site

DAM Île-de-France

Localisation du poste

France, Ile-de-France, Essonne (91)

Ville

Bruyères-le-Châtel