Dispositif d’analyse in situ par LIBS de milieux hostiles hautes températures
Le projet de recherche proposé vise à mettre au point un dispositif d’analyse in situ par la technique LIBS de milieux liquides en conditions extrêmes comme les matériaux à haute température de fusion ou les métaux liquides hautement volatils utilisés pour le développements de la production d’énergies décarbonnées. Le projet met en œuvre deux équipes du CEA spécialisées dans l’instrumentation LIBS, le développement analytique et les milieux à haute température.
A haute température, les métaux fondus présentent une forte réactivité en surface conduisant à des processus d’oxydation, nitruration... L’analyse non intrusive de cette surface par LIBS conduit à des résultats non représentatifs de la composition du métal fondu. Dans ce projet, un nouveau concept d’analyse intrusive en volume, basé sur un brassage mécanique couplé au dispositif d’analyse par LIBS est préconisé. Ce concept, protégé par un brevet CEA, permet le renouvellement de la surface du métal en fusion en maintenant une meilleure stabilité de la surface à analyser. Le projet aura pour objectif de mettre au point un démonstrateur dédié à l’analyse de tels milieux par LIBS, qui sera validé pour l’analyse d’impuretés dans le silicium liquide (T > 1450 °C) pendant les procédés de purification et de cristallisation pour les applications solaires photovoltaïques. A l’issue du projet, le système pourra être adapté puis testé au sein des équipes de la DEN pour l’analyse in situ de la pureté du sodium liquide, fluide caloporteur des réacteurs nucléaires de génération 4.
Développement d’une plateforme logicielle pour la simulation de systèmes énergétiques
L’évolution des réseaux d’énergie vers les « smart-grid », avec notamment une forte pénétration de production de sources renouvelables, ainsi que le déploiement de systèmes de stockage, entraine une augmentation de la complexité de leur conception et de leur optimisation nécessitant de nouveaux outils de modélisation et de simulation. En particulier, ces outils devront être en mesure de considérer diverses sources d’énergie, divers vecteurs énergétiques et diverses technologies de conversion énergétique. De plus, ils devront également répondre à un besoin de simulation pour le dimensionnement optimal de systèmes énergétiques, et la conception de lois de gestion pour leur opération.
En effet, les outils de modélisation et de simulation disponibles aujourd’hui ne répondent que partiellement à cette problématique ; c’est pourquoi l’objectif du projet est de développer une plateforme de simulation, qui réponde aux besoins cités précédemment (multi-sources, multi-énergies, multi-technologies). Cette plateforme sera architecturée de façon à favoriser son ouverture et maximiser ses capacités à être transférée vers des acteurs industriels.
La problématique de réseaux multi-énergies devra pouvoir être prise en compte et la possibilité laissée à l’utilisateur d’intégrer ses propres modèles ou lois de gestion sera considérée.
Le projet se focalise sur l’architecture de la plateforme et sur la modélisation de cette architecture. Un outil logiciel de simulation sera développé à partir de l’architecture proposée. L’objectif de ce développement n’est pas de couvrir l’ensemble des applications que doit couvrir la plateforme, mais plutôt de valider la cohérence du modèle de l’architecture à travers une application ciblée.
Développement et caractérisation des récepteurs CPV (concentration photovoltaïque) pour des modules CPV à haut rendement
La CPV (concentration photovoltaïque) est une technologie très prometteuse pour la génération d’éléctricité à grande échelle. Elle profite des éléments optiques à faible coût, tels que miroirs ou lentilles, pour capturer la lumière du soleil et pour la concentrer dans des cellules de petite taille. Cette technologie, qui est déjà dans un stade industriel, est basée sur des cellules solaires multi-jonction (MJSC), qui ont des rendements jusqu’à 45%.
Le candidat travaillera dans des nouvelles architectures de récepteurs conçus à partir des cellules CPV à haut rendement qui seront ultérieurement intégrées dans des modules CPV de nouvelle génération. L’ingénieur(e) de recherche devra également apprendre à caractériser ces systèmes, pour lequel il / elle va utiliser les outils disponibles au Labo CPV à l’INES (CEA). D’autres nouvelles techniques de caractérisation peuvent être aussi nécessaires.
Le candidat doit être physicien ou ingénieur avec une spécialisation dans le domaine de la physique d’état solide, de l’électronique, de l’ingénierie électrique, de la mécatronique ou similaire. Il / elle doit être docteur, de préférence dans le domaine du photovoltaïque et particulièrement en CPV. De bonnes compétences linguistiques et l’expérience de laboratoire sont nécessaires.