Intégration de répliques CRDT dynamiques
Les cadres de modélisation existants présentent des capacités de collaboration limitées. La collaboration au niveau du modèle est une fonctionnalité essentielle. Or, la plupart des solutions reposent principalement sur des bases de données centralisées et hébergées dans le cloud. Si ces solutions facilitent la collaboration entre partenaires connectés grâce à des techniques de contrôle de la concurrence ou à une politique de « dernier contributeur », elles ne prennent pas en charge les scénarios de collaboration hors ligne, pourtant indispensables à la conception de logiciels privilégiant le local. Cette situation engendre un compromis important : utiliser des solutions cloud et sacrifier le contrôle de la propriété des données, ou opter pour des instances séparées sans capacités de collaboration.
L’objectif de ce projet postdoctoral est de contribuer à l’amélioration d’un cadre d’ingénierie système basé sur les modèles (MBSE) existants, en privilégiant le local et en s’appuyant sur des types de données répliquées sans conflit (CRDT) spécialisés. Le but est de permettre la collaboration en temps réel grâce à des CRDT spécifiques à la modélisation. L’approche proposée consiste à étendre une couche de communication intermédiaire, utilisant des CRDT, afin de synchroniser de manière transparente des modèles d’ingénierie distribués et fonctionnant hors ligne.
Le chercheur postdoctoral réalisera une revue de la littérature sur les approches de communication et d'appartenance à un groupe dans les environnements P2P. Un aspect majeur à prendre en compte est l'entrée et la sortie des membres d'un groupe, afin que l'état CRDT reste toujours cohérent. Les composants seront intégrés à notre cadre de modélisation CRDT.
Dévelopement d'une électrode de référence pour le monitoring de batteries Sodium-ion
L'avancement rapide de la technologie des batteries Na-ion (NIB) offre des opportunités prometteuses pour le stockage d'énergie, mais des défis persistent dans la compréhension de leur performance, de leur vieillissement et de leur sécurité. Cette offre de post-doc vise à concevoir et valider un capteur innovant sous forme d'électrode de référence (RE) pour les batteries Na-ion permettant une caractérisation précise in situ et operando.
Le candidat travaillera sur le développement et la mise en œuvre d'une RE adaptée aux batteries Na-ion en s'appuyant sur les matériaux synthétisés au cours du projet. La validation du capteur passera par l'étude de ses propriétés électrochimiques et sa stabilité. Puis par l'instrumentation de cellules de batterie et des tests de cyclage dans diverses conditions, ainsi que l'analyse des performances et les mécanismes de vieillissement.
Il effectuera l'analyse de données et des examens post-mortem (SEM, EDX, ICP, etc.) pour corréler les mesures des capteurs avec les phénomènes de dégradation.
Le poste est intégré dans une équipe multidisciplinaire et en collaboration avec le LEDNA (IRAMIS) au CEA Saclay pour la synthèse des matériaux. Le travail se déroulera au Laboratoire d'Analyse Post-Mortem et de Sécurité Électrochimique (LAPS) au CEA Grenoble, un leader dans la recherche sur le stockage d'énergie.
Estimations a posteriori pour la discrétisation par éléments finis mixtes d'un problème aux valeurs propres de diffusion multigroupe
Ce stage postdoctoral est proposé sur le thème des estimations a posteriori
pour la discrétisation par éléments finis mixtes du problème critique de diffusion
multigroupe. L’objectif est de développer des estimations a posteriori efficaces
et fiables pour un problème critique de diffusion multigroupe avec de fortes
hétérogénéités spatiales, c’est-à-dire un modèle où les paramètres, typiquement
les coefficients des équations, varient rapidement dans l’espace. Mathématiquement parlant, le problème critique est un problème de valeurs propres généralisées non symétrique.
À l’échelle du coeur du réacteur, l’utilisation de modèles simplifiés est courante
dans l’industrie nucléaire. Précisément, les modèles simplifiés peuvent être le
modèle de diffusion des neutrons ou le modèle de transport simplifié. Nous avons construit
des estimations d’erreur a posteriori rigoureuses pour les discrétisations par éléments finis mixtes du problème à source de diffusion des
neutrons, et avons proposé une stratégie de raffinement de maillage adaptatif qui
préserve la structure Cartésienne. Une première application de cette approche
au problème critique a été réalisée. Concernant le contexte industriel et plus spécifiquement les
simulations numériques, notre approche fait partie du développement d’un solveur
par éléments finis mixtes appelé MINOS dans le code APOLLO3. Des
extensions supplémentaires des estimations a posteriori ont été étudiées, telles
que le problème à source de diffusion multigroupe et une méthode de décomposition de domaine appelée méthode DD+L2 jumps. Les approches
listées sont basées sur la formulation d’un problème à source. L’objectif est
d’étendre l’approche a posteriori à un problème de valeurs propres généralisées
non symétrique.
Etude d'un système de stockage K-ion bas coût : Electrolyte, Sécurité et prototypage
Le projet UPBEAT (France 2030) vise à développer une technologie potassium-ion bas coût et exempte de matériaux critiques et capable de fournir les performances de cellules Li-ion de type LiFePO4. Le travail proposé au post-doctorant s'inscrit dans cette optique : il consistera à développer des électrolytes liquides organiques optimisés pour ce nouveau système (Blanc de Prusse vs. Graphite), en étudiant les sels, les solvants et les additifs les plus prometteurs, tout en conservant les objectifs de coût et de durabilité. Les solutions proposées (avec et sans fluor) seront formulées, caractérisées et testées électrochimiquement dans des cellules complètes (piles boutons et sachets souples incluant une optimisation des composants) pour mesurer, entre autres, leurs efficacités sur la durée de vie et les réponses en puissance. La compréhension des effets des différents composants sera amenée par des mesures operando et des caractérisations post-mortem. Les systèmes qui répondront le mieux aux exigences du projet feront également l'objet d'essais abusifs permettant de juger de la sécurité du système final.
Développement d’une sonde de caractérisation matériaux à jet électromagnétique
Le sujet se situe dans le cadre de contrôle non destructif des propriétés électromagnétiques de matériaux.
On souhaite faire évoluer un dispositif expérimental existant dont le principe repose sur l’utilisation d’une sonde radiofréquence qui permet d’extraire du coefficient de réflexion mesuré la perméabilité magnétique du matériau recouvrant un objet. La résolution du problème direct à partir de simulations numériques permet d'établir des abaques qui sont exploitées pour résoudre le problème inverse. La sensibilité aux propriétés du matériau, la résolution spatiale et les incertitudes de mesures du dispositif actuel sont limitées par l’antenne. De récentes études ont démontré l’intérêt de l’utilisation d’une sonde à base de jet électromagnétique pour la caractérisation avec une résolution sub-longueur d’onde. Sur la base de ces travaux, l'objectif est de concevoir et réaliser une nouvelle sonde, répondant aux contraintes de performances recherchées. Le/la candidate sera chargé/e des travaux de conception et de simulation puis du suivi de la réalisation des prototypes. Il/elle sera également en charge des campagnes d’essai de ces prototypes sur des objets de référence pour démontrer l’apport par rapport à la solution actuelle. La nouvelle sonde sera ensuite à intégrer dans le moyen et le processus de mesure actuel.
Le déroulement du post-doctorat suivra trois principales étapes. La première consistera à étudier le principe d'antenne à jet électromagnétique et à proposer un concept de sonde adapté au moyen de mesure. Des logiciels de simulations commerciaux seront exploités pour la conception, puis des codes internes pour la validation du prototype retenu. Dans un deuxième temps, la fabrication du prototype sera à suivre puis des essais avec des échantillons de référence permettront de valider le concept. Enfin, l'intégration de la sonde sur le banc et dans la chaine de calcul et d'extraction sera à réaliser.
Modélisation et analyse de scénarios prospectifs pour l'hydrogène en France et en Allemagne H/F
L’utilisation de l’hydrogène produit par électrolyse, ainsi que de ses dérivés (comme le méthanol synthétique et le kérosène synthétique), fait partie des solutions envisagées pour décarboner certains secteurs, tels que l’industrie sidérurgique, le transport maritime et aérien. Le développement d’un réseau européen de transport de l’hydrogène est prévu pour soutenir la production, l’accès aux infrastructures de stockage, les échanges entre les régions à fort potentiel renouvelable et les pôles industriels, ainsi que pour limiter certains coûts de renforcement des réseaux électriques.
Le sujet de post doc proposé relève du cadre du projet de recherche franco-allemand CrossHy qui se concentre sur l’analyse des trajectoires possibles de déploiement des infrastructures de transport d’hydrogène en France et en Allemagne. Le travail s’appuiera sur deux outils de modélisation complémentaires (REMix, ANTARES) pour optimiser le développement et l’exploitation des infrastructures hydrogène à l’échelle européenne. Le projet implique des échanges réguliers entre les équipes de recherche françaises et allemandes.
Développement de catalyseurs pour les cellules électrochimiques haute température appliqués à la synthèse d’ammoniac
Le projet vise à développer de nouveaux catalyseurs et électrodes pour la synthèse électrochimique d’ammoniac (NH3) à haute température (400–650 °C), en utilisant des cellules à oxyde solide (SOEC) et protoniques (PCEC). L’ammoniac est un produit clé pour l’industrie des engrais, un carburant prometteur et un vecteur de stockage d’hydrogène. Contrairement au procédé Haber-Bosch très énergivore et carboné, la voie électrochimique permet une production plus durable, avec zéro émission de CO2 si l’électricité est décarbonée. Le post-doctorant participera à l’identification et à la mise en forme de catalyseurs (ex. Ru/YSZ, Fe/YSZ, Mn4N/BCZY), à leur intégration dans des électrodes, et à l’évaluation des performances électrochimiques. Le travail associe catalyse, électrochimie, caractérisation avancée et modélisation énergétique, en collaboration avec des équipes CEA et partenaires académiques.
Méthode analytique miniaturisée dédiée au criblage de molécules candidates pour la capture et l’élimination de radionucléides
Ce projet vise à développer un dispositif miniaturisé multiplexe, dédié au criblage du pouvoir chélatant de molécules potentielles pour la décorporation de certains radionucléides (RN) issus de l’industrie électronucléaire, pour lesquels les traitements actuels ne sont pas satisfaisants. L’objectif est d'accélérer l'identification des molécules chélatantes les plus prometteuses, tout en bénéficiant des gains liés à la miniaturisation comme la consommation de très faibles quantités de molécules et de RN. Lors d'un projet précédent, un monolithe phosphaté de différentes longueurs a été greffé in-situ et caractérisé dans des capillaires de 100 µm de diamètre interne. Les quantités d’UO22+, Zr4+, Sr2+, Co2+, Cs+ et Ag+ immobilisés sur ces phases monolithiques ont été mesurées en ligne par couplage avec l'ICP-MS. Sur la base de ces acquis, le/la candidat.e sera en charge de développer et valider la méthode miniaturisée de criblage avec l’UO22+, pour lequel des données et des molécules chélatantes sont disponibles, d'étendre l’approche prioritairement à Zr4+, Sr2+, Co2+, fabriquer le dispositif microfluidique intégrant les micro-canaux parallèles pour à terme cribler des molécules candidates envers des RN distincts dans un microsystème fluidique unique.
Condensation d'air humide lors de l'accident de rupture de vide d'isolement sur un réservoir de LH2 (projet CHALIA)
L'hydrogène liquide devient de plus en plus le vecteur énergétique clé pour la décarbonisation industrielle dans le domaine de la mobilité lourde. Il est stocké à 20 K dans un réservoir à double paroi avec un vide isolant. Toute atteinte à l'intégrité de la paroi extérieure permettra à l'air chaud de pénétrer dans le vide isolant. L'azote, l'oxygène et la vapeur d'eau se condenseront, voire se désublimeront, sur la paroi froide du réservoir intérieur, transférant ainsi de la chaleur au cryogène, qui commencera à bouillir. Cette ébullition provoque une augmentation de la pression, entraînant l'ouverture des soupapes de sécurité afin d'éviter la rupture du réservoir. Afin de mieux comprendre ces phénomènes complexes, le CEA, le Centre de recherche collaborative Fenex et l'Université d'Australie occidentale ont soumis le projet CHALIA au Centre franco-australien pour la transition énergétique. Ce projet a été approuvé en octobre. Le poste de post-doctorant proposé par le CEA consiste à mettre en place une expérience analytique à l'aide d'un cryostat en verre existant afin d'étudier en détail les différents phénomènes et de mesurer les flux thermiques transmis au cryogène pendant les différentes phases de l'accident. Une approche progressive est proposée, commençant par l'entrée d'azote avant de passer à un mélange binaire (air synthétique) ou à un mélange ternaire (air humide). Le projet vise également à identifier et à quantifier les phases impliquées dans le processus à l'aide de diverses méthodes optiques. Les travaux seront menés en étroite collaboration avec des chercheurs de l'Université d'Australie occidentale, qui se concentreront sur la mise à l'échelle des résultats.
Suivi in situ 4D de l'évolution microstructurale dans des simulations atomistiques
Les progrès exponentiels du calcul haute performance ont permis le développement de simulations atomistiques à très grande échelle, capables de modéliser des systèmes contenant des milliards, voire des milliers de milliards d’atomes. Cependant, ces simulations génèrent des volumes de données colossaux, rendant le stockage et le post-traitement classiques de plus en plus coûteux et limitants. L’analyse in situ, réalisée directement pendant la simulation, apparaît alors comme une solution essentielle pour réduire le volume de données enregistrées, en ne conservant que l’information pertinente.
Dans ce contexte, le suivi 4D (espace et temps) de l’évolution microstructurale des matériaux soumis à des conditions extrêmes constitue un enjeu scientifique majeur. Les simulations atomistiques offrent une résolution spatiale permettant l’observation détaillée des défauts cristallins tels que les dislocations, le maclage, les lacunes et les pores, qui jouent un rôle clé dans les transformations de phase, la plasticité, la fusion/solidification et l’endommagement des matériaux. Le suivi temporel de ces structures permet d’analyser leurs mécanismes de formation, d’évolution et d’interaction, ainsi que leurs corrélations spatiales et temporelles.
Ce travail s’appuie sur la plateforme de calcul exaNBody et sur une méthode de clustering in situ développée dans le code ExaStamp, basée sur la projection des données atomiques sur une grille eulérienne 3D et leur traitement en temps réel. L’objectif est d’étendre cette approche à une dimension temporelle complète afin de suivre l’évolution des clusters en 4D. Cette extension permettra une analyse dynamique par graphes, offrant un accès aux propriétés temporelles des structures, à leurs trajectoires et à leurs comportements collectifs. À terme, ces avancées contribueront à améliorer la compréhension des mécanismes microscopiques hors équilibre et à développer des modèles prédictifs plus précis en science des matériaux.