Interactions Spin-Réseau dans les Simulations ab initio assistées par Apprentissage Automatique

Le domaine scientifique abordé par ce projet postdoctoral se situe à l’intersection de la dynamique moléculaire ab initio, de l’apprentissage automatique et de la caractérisation thermodynamique des matériaux soumis à des conditions extrêmes. Les simulations AIMD traditionnelles constituent un outil puissant pour étudier les propriétés dépendantes de la température et de la pression à partir des premiers principes, mais leur coût computationnel élevé en limite l’utilisation à grande échelle.
En développant et en appliquant des techniques d’échantillonnage assistées par apprentissage automatique (MLACS), ce projet postdoctoral vise à réduire drastiquement la charge de calcul tout en conservant la précision ab initio. Cela permet une exploration efficace des diagrammes de phases et des énergies libres, y compris dans des conditions de pression et de température extrêmes. Cette recherche vise à contribuer à la compréhension et à la modélisation des matériaux, tout en offrant à la communauté scientifique des outils de rupture.

Construction de diagrammes de phases ab initio par inférence bayésienne

Méthode de réduction de dimensionalité appliquée à la théorie coupled cluster déformée

Les calculs ab initio en physique nucléaire ont connu des progrès considérables ces 20 dernières années, permettant d'étudier plusieurs centaines de noyaux avec une précision d'environ 5%, notamment grâce à la collaboration PAN@CEA (Problème à A Nucléons au CEA) entre la DAM, la DRF et la DES. Ces méthodes relient la phénoménologie nucléaire à la théorie QCD via la théorie effective des champs chirale (cEFT) et trouvent des applications tant en structure nucléaire qu'en physique des particules.
Malgré ces avancées, la majorité du diagramme de Segrè reste inaccessible, limitée aux noyaux de masse A~100. Cette limitation provient du coût computationnel et mémoire croissant avec la masse et la précision désirée, lié au stockage de tenseurs volumineux. Des recherches récentes ont démontré qu'une grande partie de l'information dans ces tenseurs peut être compressée via des méthodes de réduction de dimensionalité, sans perte significative de précision.
Le projet de postdoctorat vise à étendre ces méthodes au cadre non-perturbatif de la théorie coupled cluster déformée (dCC). Les objectifs sont : 1) implémenter la méthode dCCSD pour les noyaux jusqu'à A~80, 2) développer sa version factorisée (TF-dCCSD) et la valider, 3) l'étendre soit aux états excités (EOM-dCCSD) soit à une précision sub-pourcent (dCCSDT).

Etude d'une plateforme d'étalonnage des diagnostics plasma de rétrodiffusion

Ce post-doctorat s'inscrit dans un objectif long terme de disposer de mesures robustes et précises des effets des instabilités paramétriques qui peuvent se développer dans le cadre des expériences de fusion par confinement inertiel en attaque directe et indirecte sur le Laser MégaJoule. Un nouveau schéma expérimental est à l'étude pour étalonner finement plusieurs voies de mesure qui permettent aujourd'hui et qui pourraient permettre demain de mieux quantifier en 3D l'énergie perdue par ces mécanismes de couplage non linéaire de l'onde électromagnétique laser incidente avec les ondes plasmas générées au moment de l'interaction. Ce schéma expérimental novateur s'inspire fortement d'une plateforme existante sur le NIF qui met en oeuvre des feuilles d'or en centre chambre jouant le rôle de miroir plasma.
L'objectif de ce post-doctorat est de maîtriser l'ensemble des paramètres (laser, cible, physique, mesure) qui aboutissent à la réussite de la calibration des diagnostics de rétrodiffusion sur le LMJ et des nouvelles voies de mesure qui seraient identifiées au cours du post-doctorat. Le(la) candidat(e) pourra développer ses connaissances théoriques et pratiques en physique de l'interaction laser plasma à haute énergie / haute densité et en coordination des équipes qui conduisent les expériences sur une installation de recherche de grande dimension. Une partie du post-doctorat sera dédiée à la maîtrise des codes qui permettent la simulation des phénomènes physiques activés.

Simulation d'effondrements de terrain et des vagues associées par un code 3D

Jusqu’à présent, les tsunamis générés par des effondrements de terrain sous-marins étaient modélisés au CEA par un code d’ondes longues 2D (Avalanche) adapté alors aux moyens de calcul mais qui, aujourd’hui, semble obsolète dans la littérature. Un premier post-doctorat (2023-2025) a montré que l’outil 3D OpenFoam permettait de simuler avec précision un effondrement de terrain et les vagues associées dans la zone de génération. Au cours de ce post-doctorat, un couplage entre le code CEA de propagation "2D" (Taitoko) et le code 3D a été mis au point de façon à propager les vagues à longue distance. Les travaux effectués seront poursuivis. Le premier objectif sera de se familiariser avec les outils mis au point et de publier le travail effectué sur l’effondrement de 80 Mm3 qui s’est produit en 1979 à Mururoa. L'objectif principal est ensuite de réaliser des simulations d’effondrements potentiels en zone Nord, sachant que la principale difficulté est de définir la géométrie de ces effondrements potentiels. La propagation des vagues sur de longues distances est simulée par un code tsunami "2D" couplé au code OpenFoam.

Etude de l'amorçage multipoints d'explosifs. Expériences et simulations

La conception de systèmes performants et toujours plus sûrs, nécessite d’imaginer de nouvelles solutions pour amorcer les explosifs qui en constituent la charge. Une piste envisageable consiste à remplacer l'amorçage électrique des détonateurs par un amorçage optique afin de s’affranchir des risques d'amorçage par des sources électriques parasites.
Une autre voie possible pour gagner en sûreté, consiste à réaliser un amorçage multipoints de telle sorte que l’explosif ne détonne que lorsque tous les points d’amorçage sont activés de façon synchrone.
L’objectif du contrat post-doctoral sera d’étudier de façon approfondie les mécanismes régissant l’amorçage multipoints. Pour cela, le candidat, après une recherche bibliographique exhaustive, proposera les configurations a priori les plus pertinentes et les testera à la fois expérimentalement et en réalisant des simulations hydrodynamiques avec un code développé au CEA. La compréhension des phénomènes mis en jeu est primordiale pour être en mesure de choisir une configuration d’amorçage adaptée à chaque besoin.

Etude de la diode et du tube anodique d’un injecteur à induction

La Direction des Applications Militaires du CEA utilise la radiographie éclair pour caractériser l’état de la matière soumise à des chocs forts ou à une densification importante sous l’effet d’explosifs. Dans de telles conditions extrêmes, le succès des expériences de radiographie éclair nécessite des sources de rayonnement X impulsionnelles de faibles dimensions spatiales (quelques mm), brèves (environ 60 ns), fortement pénétrantes (quelques MeV) et intenses (plusieurs rads). De telles sources sont produites à partir du rayonnement de freinage créé par une impulsion brève et intense d'électrons (plusieurs kA) de haute énergie dans un matériau cible. L’installation radiographique EPURE du CEA exploite deux Accélérateurs Linéaires à Induction (LIA) comme sources de radiographie éclair.

Elaboration et caractérisation d'un matériau composite oxyde/oxyde

Les composites fibreux à matrice céramique (CMC) sont une classe de matériaux qui combinent de bonnes propriétés mécaniques spécifiques (propriétés rapportées à leur densité) à une bonne tenue à haute température (> 1000 °C) même sous atmosphère oxydante. Ils sont généralement constitués d’un renfort fibreux carbone ou céramique et d’une matrice céramique (carbure ou oxyde).
L’étude proposée porte sur la mise au point d’un procédé d’élaboration de CMC oxyde/oxyde à fibres longues et/ou courtes possédant des propriétés diélectriques, thermiques et mécaniques adaptées.

Modélisation « particle-in-cell » des collisions élastiques dans les plasmas denses et froids et application aux interactions faisceau-plasma et laser-plasma

La méthode « particle-in-cell » (PIC) est largement utilisée pour simuler la cinétique de plasmas soumis à d'intenses faisceaux laser ou de particules. Les codes PIC modernes intègrent désormais couramment des modules supplémentaires décrivant des processus de physique atomique, mais leur précision est discutable dans les milieux relativement froids (à des températures inférieures à quelques dizaines d'eV) et denses (proches de la densité d'un solide).
Ce projet postdoctoral vise à améliorer le traitement des collisions élastiques dans les simulations PIC en s'inspirant des théories développées pour les métaux liquides et les plasmas denses, c'est-à-dire en prenant en compte la dégénérescence électronique, l'écrantage électronique et l'ordonnancement atomique. Ce modèle sera incorporé au code PIC CALDER développé au CEA. Une fois validé, ce modèle sera exploité dans des simulations PIC de plasmas denses exposés à des faisceaux électroniques ou laser ultrabrefs et ultraintenses.

Elaboration et caractérisation d'un composite oxyde/oxyde

Les composites fibreux à matrice céramique (CMC) sont une classe de matériaux qui combinent de bonnes propriétés mécaniques spécifiques (propriétés rapportées à leur densité) à une tenue à haute température (> 1000 °C) même sous atmosphère oxydante. Ils sont généralement constitués d’un renfort fibreux carbone ou céramique et d’une matrice céramique (carbure ou oxyde).
L’étude proposée porte sur la mise au point d’un CMC oxyde/oxyde à matrice faible possédant des propriétés diélectriques, thermiques et mécaniques adaptées.
Cette étude se fera en collaboration avec plusieurs laboratoires du CEA Le Ripault