Maîtrise de l'Impulsion Electro-Magnétique sur l'installation laser LMJ-PETAL
Le laser Mégajoule (LMJ) est un très grand instrument de recherche qui permet de chauffer et de comprimer la matière jusqu’aux conditions que l’on retrouve lors du fonctionnement des armes nucléaires ou au coeur des étoiles. Le LMJ (laser de la gamme MJ/ns) est exploité pour des applications défense au profit de la garantie de la sûreté et de la fiabilité des armes nucléaires de la dissuasion. Depuis son couplage au laser de forte puissance PETAL (laser de la gamme kJ/ps), le LMJ est aussi mis à disposition de la communauté scientifique internationale, pour des expériences de recherche académique. Les expériences menées avec ces deux types de laser peuvent générer des champs électromagnétiques très élevés et ainsi engendrer de potentiels dysfonctionnements des équipements de l’installation.Ce post-doctorat s’inscrit dans le cadre d’une collaboration entre les équipes du CEA/CESTA et du CELIA (UMR Université de Bordeaux-CNRS-CEA), mais également avec d’autres laboratoires européens. Une chaîne de simulation 3D multi-échelles a été développée pour évaluer l’amplitude, la durée et le contenu spectral de l’Impulsion ElectroMagnétique (IEM). Pour limiter l’intensité de l’IEM, un nouveau support de cible a été développé (parade anti-IEM). L’environnement électromagnétique de l’installation est également mesuré au moyen de diagnostics spécifiques, dont un nouveau dispositif de mesure du courant de décharge de la cible.Le projet PETAL Upgrade en cours vise notamment à augmenter les performances du laser PETAL. La mise en service des dernières chaînes laser LMJ est en cours et l’énergie laser totale va sensiblement augmenter dans les prochaines années. De plus de nouvelles technologies de cibles laser seront testées prochainement. Toutes ces évolutions sont susceptibles d’entrainer une hausse du niveau d’IEM sur l’installation. Une évaluation précise de cette hausse et une fiabilisation de la parade anti-IEM dans ce contexte sont donc nécessaires.
Mesure RMN et optique de la glycémie cérébrale du petit animal.
La spectroscopie RMN du deutérium et de l’oxygène 17, associée à l'injection de glucose enrichi (2H-Glc ou17O-Glc) sont des approches prometteuses pour quantifier les flux cérébraux de glucose in vivo. Malgré la faible sensibilité de ces noyaux, l’enrichissement isotopique confère une grande spécificité aux mesures. Néanmoins, la quantification absolue du flux de glucose nécessite la connaissance de la concentration sanguine de glucose marqué, classiquement évaluée par prélèvement sanguin approche incompatible chez le petit animal.
La Spectrométrie de Réflectance Diffuse (DRS) est une technique optique non invasive qui consiste à illuminer, dans l’infra-rouge, un milieu diffusant et à mesurer le spectre de la lumière rétrodiffusée. Ce spectre dépend des propriétés d’absorption et de diffusion du milieu, en lien avec la concentration et les caractéristiques optiques des chromophores présents. L’analyse spectrale du signal permet de remonter à la concentration des espèces chimiques.
Afin d’accéder à la connaissance absolue du flux de glucose, nous proposons d’adjoindre à la spectroscopie RMN une seconde modalité, dite de spectrométrie en milieu diffusant.
Modélisation du procédé de Lixiviation des black-mass pour le recyclage de batteries et Optimisation des paramètres procédés par outil de calcul Cast3M
D'ici 2030, l'Europe devra gérer 3000 kilotonnes de batteries lithium-ion en fin de vie, riches en métaux critiques. Le recyclage, devenu nécessaire, se divise en trois grandes étapes : démantèlement, concentration de la matière, et hydrométallurgie. Cette dernière étape, coûteuse, comprend la lixiviation, l'élimination des impuretés et la séparation des éléments. La variabilité de la matière entrante influence les mécanismes de lixiviation, générant des coûts supplémentaires. Un outil numérique pour prédire et ajuster les paramètres optimaux de lixiviation répondrait aux besoins des recycleurs. Le LITEN/LRTE travaille sur le recyclage des batteries et a étudié les mécanismes physico-chimiques de lixiviation. L'ISEC/LSPS a développé NOMADECast3M, un outil numérique pour modéliser la dissolution de particules. L'objectif est de collaborer entre l'ISEC et le LITEN pour qualifier un modèle de cinétique de lixiviation. Les étapes suivantes incluent l'acquisition et la structuration des données expérimentales, le calibrage des paramètres du modèle, la validation du modèle, et l'identification des conditions de procédés optimales. Ensuite, le travail sera reproduit sur différents types de BM pour valider la robustesse du modèle.
Approche thermodynamique pour la fabrication de verres éco-conçus à faible impact environnemental
Dans un contexte de transition énergétique et de décarbonation de l’industrie verrière, le projet ThermoGreen_GLASS vise à créer une filière de verres éco-conçus à haute valeur pour l'industrie. Ces verres sont élaborés à partir de matières premières recyclés, alternatives, biosourcées ou géosourcées (calcin, sable de fonderie, fibres de verre, coquilles d’huîtres, etc.).
L'objectif principal est de développer une approche systémique et une méthodologie thermodynamique robuste permettant :
- De prédire et quantifier l'efficacité énergétique associée à l'élaboration de verres éco-conçus par rapport à la filière classique.
- De garantir la qualité du verre et des propriétés équivalentes (composition, homogénéité, comportement à l'usage).
- D'optimiser les assemblages de précurseurs secondaires (bilan énergétique, coût et impact environnemental) en alimentant à terme un outil d'aide à la décision / machine learning.
Etude d'un système de stockage K-ion bas coût : Synthèse de matériaux, 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 : Après avoir mis au point la synthèse à l'échelle du matériau de cathode, 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.
Cofrittage de matériaux céramiques électromagnétiques par coulage en bande
L'objectif de ce post-doctorat est d'optimiser le cofrittage de matériaux céramiques électromagnétiques obtenus par coulage en bande en vue de concevoir et développer des empilements multicouches dont les propriétés électromagnétiques sont améliorées.
les travaux de recherche s'articuleront autour de plusieurs axes :
- le développement et l'optimisation du procédé de coulage en bande afin de produire des bandes de matériaux de qualité (épaisseur, homogénéité, porosité);
l'étude des conditions de cofrittage, ce qui inclut l'empilement et le frittage simultané de différentes couches de matériaux pour former des multicouches. Une attention particulière sera portée à la réduction des contraintes mécaniques, notamment pour éviter les risques de fissuration pendant le processus ;
- la caractérisation des matériaux et des empilements obtenus, telles que des analyses microstructurales (MEB, DRX...) ou des mesures de propriétés électromagnétiques (perméabilité, permittivité) ;
- la mise en place d'une modélisation 1D pour corréler les paramètres procédés aux propriétés finales des matériaux cofrittés afin d'orienter l'élaboration et le cofrittage.
Cette approche permettra d'optimiser les performances des structures multicouches développées.
Fouille de Données et Caractérisation Accélérée pour la Compréhension de l'Oxydation en Couches Duplexes
Le projet FOCACCYA, mené sur deux ans par un consortium interdisciplinaire (CEA, Institut Clément Ader), vise à comprendre et prévenir la formation de couches d'oxydes duplexes, critiques pour la corrosion des matériaux dans des environnements industriels comme les réacteurs nucléaires. Il combine fouille de données bibliographiques et expérimentales, analyse statistique et expériences de caractérisation avancée pour identifier les paramètres clés de ce phénomène. Les résultats seront intégrés dans une base de données pour modéliser les mécanismes de corrosion et améliorer la protection des matériaux. La personne recrutée sur un contrat post-doctoral de deux ans prendra en charge la mise en place de la base de données et son exploitation par des méthodes numériques (statistiques, ML et IA).
Développement de cellules solaires tandem Silicium-Pérovskite pour des applications spatiales H/F
Avec des rendements records dépassant maintenant 35%, les cellules tandems silicium-pérovskites suscitent un intérêt croissant dans le domaine du photovoltaïque. En raison notamment de leur coût de fabrication faible en comparaison de cellules solaires III-V typiquement utilisées pour les applications spatiales.
Les cellules à base de silicium « classiques » souffrent particulièrement des irradiations reçues dans l’environnement spatial. Récemment, une solution de « self-recovery », permettant à des cellules PV à hétérojonction de silicium (SHJ) amincies (90 µm) de s’auto-régénérer en quelques heures dans des conditions représentatives de l’environnement spatial a été démontrée après une irradiation par un faisceau d’électron par une équipe du DTS.
Le ou la post-doctorant(e) sera basé(e) au DTS sur le site de l’INES (Bourget-du-Lac). Le but de ce Post-Doctorat est de fabriquer des tandems Silicium-Pérovskite à partir de ces cellules SHJ « spatiales ». Principalement en salle blanche, vous réaliserez toutes les étapes de fabrication de la cellule supérieur Pérovskite. Vous caractériserez les tandems réalisés et serez source de proposition pour les améliorations à apporter à l’une ou l’autre des sous cellules. Des tests de résistance à l’environnement spatial seront programmés afin d’évaluer la résistance de ces dispositifs aux irradiations (électrons / protons) et aux cyclages thermiques rapides.
Normalisation d'essais de corrosion en sels fondus
Les réacteurs à sels fondus représentent une piste prometteuse pour les réacteurs nucléaires de IVe génération en raison notamment de leur sûreté intrinsèque et de la possibilité de réutiliser le combustible usagé des REP. Deux types d’halogénures sont envisagés pour ce concept, à savoir les fluorures et les chlorures. Leur choix est justifié par leurs propriétés thermophysiques ainsi que par leur compatibilité avec les infrastructures déjà existantes.
Malgré leurs nombreux avantages, les sels halogénures – et plus particulièrement chlorures et fluorures – sont très hygroscopiques, menant à une corrosion sévère des matériaux de structure qui est gouvernée par la présence d’impuretés. Afin de comprendre à la fois les mécanismes mis en jeu ainsi que leurs cinétiques, des études de corrosion sont menées à travers le monde à l’échelle des laboratoires. En raison des différents protocoles expérimentaux appliqués ainsi que des moyens expérimentaux variés la littérature est riche mais les données publiées se révèlent disparates rendant impossible la comparaison du comportement des matériaux dans ces milieux à travers différents laboratoires.
Le projet européen ENHARMONY vise à proposer des protocoles pour la purification de ces sels ainsi que pour la conception et la réalisation d’essais de corrosion afin de normaliser ces essais en sels fondus halogénures. Pour ce faire, le comportement de deux alliages commerciaux (316H et IN625) sera étudié dans un sel ternaire chlorure et dans un sel binaire fluorure dans plusieurs laboratoires européens avec les mêmes protocoles expérimentaux.
Le sujet proposé revêt un fort caractère expérimental dans la mesure où le ou la post-doc mènera l’intégralité des essais de corrosion, depuis la purification du sel jusqu’aux analyses post-mortem des échantillons et du sel. Il/elle sera directement impliqué(e) dans le projet en prenant par aux discussions des résultats et aux décisions menant à la mise en place de procédures.
Instrumentation et reconstruction 3D informée par la physique pour le diagnostic magnétique quantique des batteries Li-ion
Le projet OPTIMAQ du CEA vise à réduire le taux de rebut de la formation des cellules Li-ion — jusqu'à 50 % aujourd'hui, objectif 5 % — grâce à un système non invasif de mesure magnétique quantique. Ce post-doctorat couvre les deux volets logiciel et expérimental du projet : le montage du banc de mesure (magnétomètre à pompage optique à hélium 4, blindage, translation de la cellule) et le développement d'un algorithme de reconstruction 3D de la densité de courant (RBF-FD/PINN) informé par la physique, pour détecter des défauts dès la formation.
Hébergé au CEA-LETI à Grenoble au LSSC (traitement de signaux capteurs, reconstruction), en forte transversalité avec les laboratoires L2EP/LAIC (instrumentation des systèmes de batterie, magnétométrie quantique) du CEA-LETI, les laboratoires LAPS/LMPS (électrochimie Li-ion : mise en œuvre expérimentale et tests, modélisation et simulation) du CEA-LITEN, ce poste s'inscrit dans un projet de 24 mois visant un TRL 3, avec perspective de publications et de brevets.