Corrélation entre la vulnérabilité des systèmes champ proche et champ lointain
Le CEA Gramat est le centre expert des effets des armes, notamment les armes électromagnétiques du CEA DAM (Direction des Applications Militaires). Il réalise à ce titre des études de vulnérabilité et de susceptibilité de systèmes soumis à des agressions électromagnétiques diverses. Durant ces dernières décennies l’intégration de l’électronique a permis de faire émerger des systèmes compacts et complexes possédant une forte capacité de calcul. L’explosion du nombre de capteurs et de composants dans les équipements électroniques rend la compréhension des mécanismes de vulnérabilité fastidieuse.
Afin de réaliser les études de vulnérabilité, le centre de Gramat dispose de nombreux moyens d’essai qui ne cessent d’évoluer. La mise en œuvre de nouveaux bancs de test et d’une nouvelle méthodologie d’analyse de susceptibilité est nécessaire pour compléter notre expertise face à ces systèmes de plus en plus complexes.
Etude expérimentale et numérique de plasmas produits par faisceaux d'électrons
De nombreuses études effectuées au CEA Gramat portent sur la conception et le développement de machines de hautes puissances pulsées pour générer des rayonnements électromagnétiques et / ou ionisants. Ces rayonnements sont utilisés pour irradier des systèmes électroniques afin de quantifier leur vulnérabilité.
Pour concevoir ces machines, des simulations Maxwell 3D sont mises en œuvre et nécessitent des modèles pour prendre en compte le fonctionnement de certains composants comme par exemple les éclateurs et les diodes, dont la maîtrise est essentielle pour assurer la stabilité et la fiabilité des machines.
Exploration et optimisation des architectures RAID et des technologies de virtualisation pour des serveurs de données haute performance
Face aux besoins toujours croissants de la simulation numérique, les
supercalculateurs doivent sans cesse évoluer pour améliorer leurs performances
et ainsi maintenir une haute qualité de service pour les utilisateurs.
Ces besoins se répercutent sur les systèmes de stockage, qui pour être
performants, fiables et capacitifs, doivent contenir des technologies de
pointe en ce qui concerne l'optimisation du placement des données et de
l'ordonnancement des accès I/O. L'objectif de la thèse est d'étudier ces
technologies telles que le GPU-based RAID et la virtualisation d'I/O, de
les évaluer et d'établir des optimisations permettant d'améliorer les
performances des systèmes de stockage HPC.
METHODES DE SYNTHESE D’HETEROCYCLES AZOTES FONCTIONNALISES ET APPLICATION AUX MOLECULES ENERGETIQUES
L’objectif de la thèse est de mettre au point de nouvelles méthodes de synthèse et/ou de fonctionnalisation permettant d’obtenir des molécules hétérocycliques fonctionnalisées. Ces molécules sont basées sur des cycles aromatiques azotés à 5 ou 6 atomes (diazines, triazines, triazoles, tétrazoles…). Les structures visées permettent d’envisager de fortes densités et enthalpie de formation, tout en conservant une faible sensibilité aux agressions (thermiques, mécaniques…). Elles trouvent des applications dans le domaine énergétique, notamment la propulsion, les explosifs et les générateurs de gaz (airbags). De plus, ces composés hétérocycliques ainsi que les intermédiaires sont également structuralement proches de familles de produits biologiquement actifs et/ou susceptible de présenter des propriétés de fluorescence, comme l’a déjà montré une thèse précédente au laboratoire.
Etudes du transport d’un faisceau d’électrons dans du gaz
Le Laboratoire Faisceaux et Electronique de Puissance utilise des faisceaux d’électrons relativistes pulsés intenses afin d’étudier la réponse thermo-mécanique des matériaux. Ces expériences sont réalisées sur l’installation CESAR du CEA CESTA, une installation délivrant un faisceau d'électrons très intense (800 keV, 300 kA) en un temps très bref (quelques dizaines de nanosecondes). Le faisceau doit être transporté sur une dizaine de centimètres, avant d’atteindre la cible, dans laquelle il sera soumis à un champ magnétique et interagira avec du gaz. L'ionisation du gaz par le faisceau limite les effets de charge d'espace et permet ainsi de transporter le faisceau jusqu'à la cible étudiée. La physique du transport du faisceau dans la chambre d'expérience est complexe, justifiant des études expérimentales et numériques pour donner une description pertinente du faisceau qui interagit avec les matériaux étudiés.
Une partie des expériences sur CESAR est dédiée à la caractérisation du faisceau d'électrons. Cependant, le nombre de tirs étant limité, une étude systématique de la physique mise en jeu n'est pas envisageable sur ce moyen. En revanche, l'installation RKA, délivrant un faisceau moins intense que CESAR, est adaptée pour la réalisation de tirs d'étude. RKA permet donc d’étudier le comportement d'un faisceau propagé dans un gaz et de mettre au point les techniques et diagnostics associés. En outre, un code suivant la méthode PIC (Particle In Cell) permet de simuler le transport d’un faisceau d’électrons dans du gaz est actuellement développé.
Les expériences serviront alors à valider le code de calcul dans les différents régimes de transport. Le(la) candidat(e) devra choisir ou proposer des diagnostics afin de comparer les grandeurs représentatives du faisceau ou du plasma issues de l'expérience aux résultats de la simulation.
La thèse se déroulera entièrement au CEA/CESTA, situé au BARP (33) au sud de Bordeaux.
Ordonnancement des accès I/O sur bandes magnétiques à l'aide de l'apprentissage automatique
Les simulations numériques sont utilisées pour obtenir des réponses à des
phénomènes physiques qui ne sont pas reproductibles, soit parce qu'ils sont
trop dangereux soit parce qu'ils sont trop coûteux. Les modèles utilisés
pour ces simulations sont de plus en plus complexes, en termes de taille et
de précision, et nécessitent l'accès à des capacités de calcul et de stockage
de données toujours plus importantes. À cet effet, et afin d'optimiser les
coûts, l'utilisation de technologies de stockage de masse telles que les
bandes magnétiques est cruciale. Cependant, pour assurer une bonne performance
du système dans son ensemble, le développement d'algorithmes et de mécanismes
liés au placement des données et à l'ordonnancement des accès sur bandes est
essentiel. L'objectif de la thèse est d'étudier la technologie des bandes
magnétiques, ainsi que les mécanismes existants tels que la RAO (Recommended
Access Order) ou la rétention de requêtes ; et de mettre en
œuvre de nouvelles stratégies pour l'optimisation des performances des
bandes magnétiques.
Barrières thermiques à propriétés mécaniques améliorées par projection plasma
L'optimisation des performances des turbines aéronautiques nécessite l'amélioration des performances des matériaux constituant la chambre de combustion ainsi que les pièces mobiles en aval comme les aubes par exemple. Largement utilisée dans l'industrie aéronautique, la projection plasma permet la mise en oeuvre de revêtements céramiques à faible conductivité permettant la protection thermique des composants métalliques. Les contraintes mécaniques croissantes observées imposent le développement de revêtements présentant une résistance mécanique améliorée. Dans ce contexte, cette thèse vise à élaborer des barrières thermiques par projection plasma, combinant une résistance mécanique accrue et un niveau d'isolation thermique au moins équivalent à la zircone yttriée utilisée industriellement dans les turbines actuelles. L'étude portera notamment sur l'amélioration de la ténacité, cette capacité du matériau à résister à la rupture en présence d'une fissure. Parmi les facteurs susceptibles d'influencer la ténacité, peuvent être cités : la composition, la microstructure, l'ajout de renforts. Le recours à des solutions originales, par exemple bio-inspirées, est envisageable.
Synthèse d’aérogels organiques à partir de dérivés du polydicyclopentadiène
L'étude de la fusion par confinement inertiel du mélange deutérium + tritium (DT) est une problématique depuis longtemps abordée au CEA. Les expérimentations liées à cette thématique, effectuées au sein du laser mégajoule (LMJ), nécessitent l'utilisation de matériaux aux propriétés particulières. Cela concerne entre autres les mousses de polymères (aérogels organiques) composant les cibles de pré-ignition. De tels matériaux doivent notamment associer une très faible densité avec une tenue mécanique suffisante pour leur permettre d’être compatible avec le procédé de préparation utilisé. Dans ce contexte, le but est de travailler sur la préparation de ces aérogels polymériques CHx à base de polydicyclopentadiène (pDCPD) et autres polymères dérivés par polymérisation par ouverture de cycle par métathèse (ROMP) afin de produire des matériaux (i) de faible densité apparente (valeur ciblée dans le projet : inférieur à 50mg/CC), (ii) homogènes, (iii) présentant une (nano)porosité (ouverte) fine et (iv) usinables.
Les travaux de la thèse proposée seraient centrés sur trois axes :
1. la synthèse de nouveaux (co-)monomères
2. la préparation des aérogels organiques et leurs
3. l’exploitation des données par l'IA (opportunité)
Etude de la désexcitation radiative du noyau avec une méthode de type Oslo
La capture d’un neutron par un noyau amène à un noyau composé prompt à se désexciter principalement en émettant des gammas si l’énergie d’excitation est inférieure au MeV. Ce processus est appelé capture radiative. Cette réaction, bien connue, dont on sait précisément mesurer la section efficace aux basses énergies pour des noyaux de ou proche de la vallée de stabilité, reste difficilement mesurable pour des noyaux plus exotiques.Les modèles de réactions nucléaires basés essentiellement sur les noyaux stables peinent,eux aussi, à apporter des prédictions fiables de ces sections efficaces sur ces noyaux exotiques. Cependant, ces dernières années,des avancées dans la modélisation et dans les mesures autour de cette réaction a permis d’entrevoir des voies d’améliorations significatives en s’intéressant aux ingrédients plus microscopiques, qui restent accessibles à des mesures plus fines: la fonction de force gamma et la densité de niveaux. En effet, ces ingrédients qui gèrent respectivement la manière dont la cascade gamma se déroule et la structure du noyau à haute énergie d’excitation peuvent être mesurés pour aider ensuite à les calculer plus finement. Ces améliorations ont un impact direct sur la prédiction des sections efficaces pour des noyaux instables que l’on trouve dans la nucléosynthèse stellaire. Le sujet de cette thèse est de mesurer ces ingrédients pour un noyau formé dans la nucléosynthèse en utilisant un nouveau dispositif appelé SFyNCS.
L’étude des relations microstructure-propriétés est un domaine considérable de la métallurgie et plus généralement de l’ingénierie des matériaux. C’est par exemple leur microstructure martensitique, due à un changement de phase dans le fer, qui est responsable de la dureté des aciers trempés. Ici, nous abordons une métallurgie de l’extrême, en soumettant des échantillons métalliques à des pressions dans le domaine des 100 GPa (=1 millions d’atmosphères), ce qui permet de synthétiser des phases cristallines nouvelles et présentant potentiellement des propriétés intéressantes (dureté, magnétisme, etc.).
Nos systèmes d’étude seront l’étain, puis l’indium et le cobalt, qui présentent tous trois un polymorphisme riche sous haute pression et température. Nous chercherons à élucider le rôle des défauts comme les macles et de la plasticité sur le mécanisme et la cinétique de ces transitions. Ceci sera fait en comparant les observations expérimentales aux prédictions de microstructures par simulation mésoscopique. Les outils de génération de haute pression/température utilisés seront notamment la cellule à enclumes de diamants chauffée par laser, et les outils de caractérisation l’imagerie X in situ par diffraction et la tomographie, ainsi que la microscopie électronique. Les sources de rayons X utilisées seront des sources synchrotron ainsi que le laser X à électrons libres européen.