Le Centre national de la recherche scientifique est un organisme public de recherche pluridisciplinaire placé sous la tutelle du ministère de l’Enseignement supérieure et de la Recherche. Créé en 1939 et dirigé par des scientifiques, il a pour mission de faire progresser la connaissance et être utile à la société dans le respect des règles d’éthique, de déontologie et d’intégrité scientifique.

Sujet de thèse :
Ecoulement de métal liquide dans le context de la fusion par confinement magnétique : modélisations numériques.

La compréhension de la physique et du contrôle de la fusion thermonucléaire a progressé au cours des dernières décennies et plusieurs réacteurs de fusion fonctionnent de manière expérimentale dans le monde entier. La plupart des configurations explorées utilisent un système de confinement alimenté par un mélange de plasma deutérium-tricium (DT). Le confinement magnétique est la stratégie la plus avancée pour exploiter l'énergie de fusion à des fins de production d'électricité. Dans ce contexte, des bobines magnétiques supra-conductrices fournissent un champ magnétique puissant qui confine le plasma DT jusqu'à ce qu'il atteigne le point de rupture. L'activité du plasma est sujette à des instabilités (c'est-à-dire des modes et des perturbations localisées sur les bords) qui libèrent des flux importants d'électrons, de neutrons, de particules Alpha et de chaleur (thermique et radiative) vers l'extérieur du confinement du plasma. La couverture nucléaire (Blancket) protège en particulier les bobines (supra-conductrices) des effets néfastes de l'activité du plasma sur les composantes essentielles au fonctionnement de la machine.

Les composants de couverture à métal liquide face au plasma offrent une alternative aux défis de protection les plus exigeants. Ils peuvent résister aux flux de chaleur sans de graves dommages et ouvrent la possibilité de régimes de fonctionnement de la fusion magnétique entièrement nouveaux. Des technologies innovantes sont nécessaires pour réaliser le potentiel du processus de fusion. Les surfaces de lithium liquide sont une innovation qui pourrait tenir la promesse de l'énergie de fusion dans la production d'électricité.

Cette proposition de doctorat portera sur la modélisation numérique du métal liquide qui s'écoule dans le cadre de la protection de la couverture. Cette fine couche de métal en écoulement est une alternative prometteuse pour protéger les dispositifs de fusion contre les éventuels dommages que les perturbations et les instabilités peuvent provoquer. La couverture de métal liquide fonctionne conformément aux principes de la magnéto-hydrodynamique (MHD), qui sont les mêmes que ceux qui produisent l'effet dynamo. La thèse abordera les défis numériques et la modélisation associée à la dynamique d'une fine couche de métal sous un fort champ magnétique et dans une géométrie complexe.

Au cours de la première année du doctorat, le travail se concentrera sur le développement d'un élément fini courbe d'Hermite-Bezier en 3D pour le maillage SOL et l'ajustement avec les composants d'équilibre et les composants orientés vers le plasma. La partie théorique associée est déjà disponible. L'ajout d'applications numériques avec "Septic Hermite Bezier" conduira à un article scientifique adressé à un journal international de haut niveau.

Les deux
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Le Centre national de la recherche scientifique est l’une des plus importantes institutions publiques au monde : 34 000 femmes et hommes (plus de 1 000 laboratoires et 200 métiers), en partenariat avec les universités et les grandes écoles, y font progresser les connaissances en explorant le vivant, la matière, l’Univers et le fonctionnement des sociétés humaines. Depuis plus de 80 ans, y sont développées des recherches pluri et interdisciplinaires sur tout le territoire national, en Europe et à l’international. Le lien étroit que le CNRS tisse entre ses missions de recherche et le transfert vers la société fait de lui un acteur clé de l’innovation en France et dans le monde. Le partenariat qui le lie avec les entreprises est le socle de sa politique de valorisation et les start-ups issues de ses laboratoires (près de 100 chaque année) témoignent du potentiel économique de ses travaux de recherche.

Contraintes et risques :
Le candidat doit avoir une solide expérience de l'approche des éléments finis, de l'analyse numérique, de la programmation FORTRAN/C++ et du calcul à haute performance (HPC). Une certaine familiarité avec la physique des plasmas sera également appréciée.