Optimisation topologique multi-objectifs en mécanique non-linéaire
Le CEA-Cesta a pour objectif de développer des outils d'optimisation topologique avec des performances qui ne sont pas atteignables par des logiciels commerciaux. Dans le cadre de ce post-doc, il s'agira de mettre à profit une collaboration engagée dans le LRC Cosims (I2M-Arts et métiers Bordeaux) pour progresser sur le sujet, mettre au point des méthodes innovantes d'optimisation dans le domaine de la mécanique non-linéaire. Deux cas d'application sont envisagés :
- Optimisation topologique de deux structures géométriques de forme très différentes ;
- Optimisation d'un ressort de structuration.
Conception d'electro-aimants pour expériences plasmas magnétisés sur l'installation laser LMJ-PETAL
Dans le but d'augmenter les capacités de l'installation LMJ-PETAL notamment dans les domaines de la Fusion par Confinement Inertiel, la génération de sources de rayonnement et l'astrophysique, le CEA, avec le soutien de la région Nouvelle Aquitaine, vient de réaliser l'étude de faisabilité d'un système additionnel permettant la réalisation d'expériences sous champ magnétique intense (qq. 10T). La poursuite du projet en vue d'une intégration sur l'installation fait l'objet d'une collaboration entre plusieurs départements du CEA mais également avec d'autres laboratoires français (LULI, CELIA) ou étrangers (Japon, USA).
Le système de génération de champ magnétique est constitué essentiellement d'une bobine (électro-aimant) consommable positionnée autour de la cible laser et alimentée par un banc d'énergie via une ligne de transmission. La poursuite du projet nécessite un travail approfondi de conception des bobines qui devront posséder les performances requises en termes de champ magnétique généré (intensité, volume magnétisé, homogénéité spatiale et stabilité temporelle) tout en étant adaptées à la fois aux caractéristiques de l'alimentation électrique impulsionnelle de forte puissance (~10µs, qq. 10kA et qq. 10kV) et aux contraintes expérimentales d'une très grande installation laser (intégration en centre chambre d'expérience, alignement, risque débris, sûrété nucléaire...).
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
Architectures avancées de dosimètres à fibres optiques pour la neutronique
Ce sujet porte sur le domaine des effets des irradiations dans les fibres optiques en vue de constituer des dosimètres permettant la caractérisation in situ (flux, fluence, homogénéité spatiale) des installations du CEA. L’utilisation de machines d’irradiation est indispensable à l’étude de la vulnérabilité et à la qualification de composants ou systèmes électroniques, optoélectroniques et optiques en environnement radiatif. La maîtrise des caractéristiques des faisceaux d’irradiation (géométrie, homogénéité, flux ou spectre énergétique) est primordiale. Le suivi de ces caractéristiques n’est pas toujours disponible in situ, faute d’instrumentation adaptée à un fonctionnement en environnement aussi extrême (radiation, température). C'est tout particulièrement le cas pour les installations expérimentales produisant des rayonnements pulsés, pour lesquelles un meilleur suivi temporel du flux (ou débit de dose) serait une amélioration significative.
Les travaux seront réalisés avec l’Université Jean Monnet de St Etienne et ses partenaires, qui a récemment coordonné le projet LUMINA, un dosimètre à fibre optique installé dans la station spatiale internationale par Thomas Pesquet.
Influence de la largeur de bande et de la longueur d'onde du laser sur les instabilités paramétriques
Dans le cadre du projet Taranis initié par Thales et supporté par BPI France et en collaboration avec de nombreux partenaires scientifiques tels que le CEA/DAM, le CELIA et le LULI, un travail de dimensionnement d'une cible et d'un laser destiné à la production d'énergie en attaque directe va avoir lieu. Un prérequis à ce travail, est de comprendre les mécanismes d'interaction laser-plasma qui vont se produire lors du couplage du laser avec la cible. Ces mécanismes délétères pour la réussite des expériences de fusion peuvent être régulés par l'utilisation de laser dits « large-bande ». En outre, le choix de la longueur d'onde laser utilisée pour le dimensionnement de la cible et de l'architecture laser doit être défini. L’objectif du stage est d'étudier la croissance et l'évolution de ces instabilités (Brillouin, Raman) en présence de lasers « large bande » à la fois d'un point de vue expérimental que simulation, et ainsi de pouvoir définir les conditions lasers permettant de réduire ces instabilités paramétriques.
Séparation cryogénique d'un mélange de gaz
L'exploitation d'une installation nucléaire au sein du CEA Valduc nécessite de mettre en oeuvre un procédé cryogénique pour séparer des espèces présentes dans un mélange gazeux. Le point notable est que le procédé doit permettre de séparer des espèces en très faible concentration, et sous différentes formes chimiques. Le procédé fait actuellement l'objet d'étude, et un prototype a été développé par le CEA sur le site de Grenoble. Le sujet de post-doctorat proposé consiste à participer à des essais sur le pilote et aux moyens d'analyses associées, puis de traiter les résultats obtenus. Le candidat s'insérera dans une équipe pluridisciplinaire, sur un sujet mêlant à la fois du génie des procédés, de la thermique / cryogénie et de l'analyse chimique d'éléments à l'état de trace. Les résultats obtenus sur les analyses de gaz à l'état de trace pourront être valorisés par des communications scientifiques.
L'objectif du post-doctorat sera de réaliser des essais de séparation sur le pilote. A ce titre, il sera amené à se rendre régulièrement sur le site du CEA Grenoble (lieu où se trouve le pilote) pour réaliser des campagnes d'essais. Le candidat travaillera également sur une thématique analyse, avec la mesure de composés à l'état de trace dans une matrice gazeuse. Une analyse des résultats sera ensuite réalisée, et suivie de la rédaction de documents scientifiques tels que des rapports et des communications scientifiques. L'ensemble des résultats devra permettre de définir de manière plus précise la faisabilité de la séparation envisagée et l'exploitation de ce procédé dans un environnement nucléaire.
Dans le cadre de ses missions, il est attendu du post-doctorant les qualités suivantes : capacité d'adaptation, travail en équipe, rigueur et capacité à rendre compte.
Caractérisation d'écoulements réactionnels sur hydrures de palladium
Le stockage et la mise en œuvre des isotopes de l'hydrogène est une brique technologique cruciale au développement de la fusion thermonucléaires contrôlée. A ce titre, le palladium, matériau de référence pour le stockage d'hydrogène, permet d'étudier en amont les phénomènes physico-chimiques avant leur application industrielle. Le CEA dispose d'atouts majeurs concernant les technologies hydrogène (piles à combustible, stockage, électrolyse) et est acteur de référence de la recherche employant les isotopes de l'hydrogène (deutérium et tritium) pour des applications de fusion.
Le post-doctorat vise à étudier la dynamique d'écoulements réactionnels au sein d'une colonne contenant de la poudre de palladium et soumis à un flux gazeux d'hydrogène ou de deutérium. Cet écoulement réactionnel fait intervenir la cinétique des réactions solide/gaz, de la mécanique des fluides au sein d'un milieu granulaire, des phénomènes thermiques transitoires et nécessite une parfaite maitrise des conditions expérimentales et des instrumentations associées. Le laboratoire dispose de plusieurs bancs d'étude permettant de faire varier les paramètres d'intérêt (débits, pressions, températures, isotopie, granulométrie de la poudre, porosité du lit de palladium...) tout en étant couplé à des moyens d'analyse en ligne (sonde Raman) ou hors ligne (Mass Spectrometry, MS). Le couplage du banc d'étude avec un nouveau moyen d'analyse en ligne à haute résolution temporelle (HRMS) est un des objectifs majeurs de cette étude.
détection d’événements répétitifs et application à la crise sismique turque de février 2023
La technique de corrélation, ou template matching, appliquée à la détection et l’analyse des événements sismiques a démontré sa performance et son utilité dans la chaîne de traitements du Centre National de Données du CEA/DAM. Malheureusement, cette méthode souffre en contrepartie de limitations qui bride son efficacité et son utilisation dans l’environnement opérationnel, liées d’une part au coût calcul d’un traitement massif des données, et d’autre part au taux de fausses détections que pourrait engendrer un traitement bas niveau. L’utilisation de méthodes de dé-bruitage en amont du traitement (exemple : deepDenoiser, par Zhu et al., 2020), pourrait de surcroît accroître le nombre de détections erronées. La première partie du projet de recherche consiste à fournir une méthodologie visant à améliorer les performances en temps de traitement du détecteur de multiplets, en faisant notamment appel aux techniques d’indexation de l’information élaborées en collaboration avec le LIPADE (méthode L-MESSI, Botao Peng, Panagiota Fatourou, Themis Palpanas. Fast Data Series Indexing for In-Memory Data. International Journal on Very Large Data Bases (VLDBJ) 2021). La seconde partie du projet porte sur le développement d’un outil de « filtrage » des fausses détections de type auto-encodeur construit par apprentissage statistique. La crise sismique Syrie-Turquie de février 2023, dominée par deux séismes de magnitude supérieure à 7,0, servira de base de données d’apprentissage pour cette étude.
Evolution des codes ISAAC et Xpn pour une extension de la méthode QRPA au traitement complet des noyaux impairs ; vers une base de données sans interpolation pour les noyaux impairs
Le traitement explicite des noyaux à isospin impair dans les approches microscopiques se limite pour l’instant à l’approximation dite du « blocking ». Dans l’approche Hartree-Fock Bogolyubov (HFB), l’état fondamental d’un noyau de masse impaire est décrit comme une excitation à une quasi-particule (qp) sur son vide de référence. Ainsi, dans l’approche QRPA, où les excitations de base sont des états «?à 2 quasi-particules?», la qp bloquée est exclue de l’espace de valence en vertu du principe d’exclusion de Pauli?; principe applicable aux quasi-particules qui sont des fermions. En conséquence, la qp choisie est spectatrice et ne participe pas aux états collectifs QRPA. Certains niveaux où le nucléon célibataire devrait avoir une contribution significative seront alors soit mal, soit pas du tout, reproduits. La mise au point dans les codes QRPA (ISAAC et Xpn) d’une procédure qui permette à tous les nucléons de participer aux états collectifs est donc d’importance capitale pour une description microscopique des noyaux impairs, préférable à une simple interpolation entre noyaux pairs. De plus, des développements récents de Xpn ont permis la description des décroissances ß- premières interdites, ce qui améliore l’estimation de temps de demi-vie des fragments de fission. Ceci pourrait être étendu afin de traiter également les décroissances ß+ et les captures électroniques. Couplée avec un meilleur traitement des noyaux impairs, cette approche pourrait être adaptée aux calculs à grandes échelles, utiles également pour l’astrophysique nucléaire.
Analyse de la stabilité des pentes de l’atoll de Mururoa par approche probabiliste et construction d’une base de données pondérée de modélisations de tsunamis d’origine gravitaire sur la région niçoise
L’objet principal du post-doctorat est de réaliser une analyse de stabilité des pentes 2D et 3D sur la zone Nord-Est de Mururoa, incluant un aspect probabiliste (code SAMU_3D ; Leynaud & Sultan, 2010) afin de considérer l’effet de la variabilité des paramètres sédimentaires et incertitudes associées (résistance au cisaillement non drainé et poids unitaire) sur la possibilité effective d’un glissement. Différentes loupes de glissement potentielles avec un facteur de sécurité seront définies (géométrie, volume), qui viendront alimenter la simulation tsunami. Un second volet concerne l’évaluation de l’impact potentiel en termes d’inondation de tsunamis d’origine gravitaire sur la région très instrumentée au large de Nice, à partir de modélisations. Cette deuxième thématique, qui sera réalisée sur un temps plus court, offrira au post-doctorant une possibilité de valoriser ses travaux à l’international.