Optimisation d’outils microfluidiques pour la mesure de données cinétiques
La mise au point et la modélisation des procédés chimiques nécessitent l’acquisition de nombreuses données thermodynamiques et cinétiques. Les méthodes conventionnelles de mesure de ces données de base mettent généralement en œuvre des quantités non négligeables de réactifs. En particulier pour les procédés de précipitation, où le caractére stochastique de la nucléation nécessite la réalisation d’un grand nombre d’expériences. Le sujet proposé consiste à poursuivre les travaux déjà réalisés sur la concetpion d’une puce dédiée à la mesure de cinétiques de nucléation rapide. Dans un premier temps, la validité des données obtenues par la technique microfluidique sera évaluée et optimisée sur la base de systèmes chimiques connus et non-radioactifs. L’outil microfluidique sera ensuite mis à profit pour étudier la sensibilité de ces réactions à différents paramètres opératoires (sursaturation, impuretés, additifs, etc.) avant d’envisager sa transposition aux procédés de l’industrie nucléaire, tels que la décontamination d’effluents radioactifs. Enfin, un nouveau design de puce pourra être proposé pour la mesure de cinétique d’extraction liquide-liquide, en lien avec le développement de nouveaux procédés hydrométallurgiques.
Développement d’une FXL miniature pour l’analyse en ligne: application au suivi de procédés.
Le dosage par spectrométrie de fluorescence X (FXL et FXK) est une des techniques utilisées dans l’industrie pour l’analyse chimique des éléments en solution. De façon simplifiée, cette technique est basée sur la mesure des rayonnements X caractéristiques qui sont émis par les atomes réarrangeant leur cortège électronique suite à une excitation extérieure. C’est donc une méthode de mesure non destructive volumique qui permet de doser les éléments chimiques. Des travaux conduits au CEA dans les années 90 ont montré qu’il était possible de doser avec ces techniques des éléments lourds (U, Pu, Am, Np, Cm, Pb) via les raies X de la couche L mais aussi de certains éléments plus légers (Zr, Mo, ou le Sr) via les raies X de la couche K. Ces techniques ont permis d’obtenir des limites de détection appréciables (qqes mg/l) et ont été déployées industriellement sur certaines lignes de l’usine de la Hague. Cependant leur exploitation nécessitait des équipements lourds et encombrants, avec en particulier des détecteurs refroidis à l’azote liquide et des tubes générateurs de RX de grandes dimensions.
Aujourd’hui, ces technologies ont considérablement évolué sur deux points névralgiques: les sources de rayonnements X, qui se sont miniaturisées et les détecteurs avec l’apparition de nouveaux semi-conducteurs de petits volumes fonctionnant à température ambiante avec une résolution acceptable (Ex : Cristaux de Tellure de Cadmium)
Ces évolutions nous ont amené à relancer des actions de R&D sur la spectrométrie FXL. Le sujet proposé s’intègre dans cette démarche. Il s’agit dans les grandes lignes de dimensionner et évaluer un procédé de dosage par fluorescence X basé sur ces nouvelles technologies. Les applications envisagées sont de deux types : le suivi en ligne des procédés dans les usines de recyclage et le soutien aux projets d’assainissement-démantèlement et de remédiation des sites pollués.
Modélisation multi-Echelle de la Ségrégation Induite par iRradiation
L’irradiation crée dans les matériaux un excès de lacunes et d‘auto-interstitiels, qui s’éliminent en se recombinant ou en s’annihilant sur les défauts étendus (surfaces, joints de grains, dislocations). Elle maintient ainsi des flux de défauts ponctuels vers ces puits. Dans le cas d’un transport préférentiel d’un des composants d’un alliage, une variation de la composition chimique apparaît à proximité des puits: c’est la Ségrégation Induite sous Irradiation (SII). Sa modélisation nécessite une bonne description des propriétés de l’alliage: ses forces motrices (dérivées de la thermodynamique) et ses coefficients cinétiques (constantes d’Onsager). L’objectif de ce projet est de combiner (i) des modèles atomiques (simulations Monte Carlo et champ moyen autocohérent), ajustés sur des calculs ab initio et qui permettent d’accéder aux coefficients d’Onsager et aux forces motrices et (ii) la modélisation de type champs de phases qui permettra de décrire la cinétique sous irradiation à des échelles de temps et d’espace supérieures. On appliquera la méthode aux systèmes FeCu et FeCr, déjà modélisés à l’échelle atomique. La SII sera modélisée à proximité d’un joint de grains, puis à proximité d’une boucle de dislocations. On s’intéressera plus particulièrement à l’influence de la contrainte sur le phénomène.
Substrats Germanium sur isolant (GeOI) pour la photonique : amélioration de la qualité cristalline et mise sous contrainte
Depuis environ 2010, on assiste à une course au laser Ge, à laquelle participent notamment le MIT, l’université de Stanford, l’université de Paris Sud et le Leti. En parallèle, le laboratoire des professeurs Takagi et Takenaka à l’université de Tokyo est à la pointe de développements de composants photoniques à base de Ge pour le proche infra-rouge.
Le post-doc consistera à développer des substrats GeOI à partir de substrat Ge massif avec mise en traction du film. Ces développements seront réalisés à partir des procédés Smart Cut / collage amincissement existants, combinés à des étapes permettant de dépasser leurs limites actuelles (e.g. collage type SAB). Les matériaux obtenus seront caractérisés pour déterminer leur état de déformation ainsi que leur endommagement (Raman/XRD) et des substrats seront fournis aux laboratoires applicatifs pour réalisation de composants photoniques.
Développement d’outils de simulation dédiés au contrôle non destructif par thermographie infrarouge
Le CEA LIST développe des outils de simulation de procédés de contrôle non destructifs (CND), intégrés à la plate-forme CIVA. Les méthodes adressées à ce jour dans la plate-forme sont les techniques ultrasons, courants de Foucault et radiographie. Le TREFLE est, quant à lui, un laboratoire de référence en thermique et a développé des approches originales de modélisation de procédé de contrôle par thermographie infrarouge (IR). Dans le cadre d’un projet financé par la Région Aquitaine, ces deux laboratoire collaborent au développement d’outils de simulation du CND par thermographie, orientés vers les métiers du CND et accessibles à des non-numériciens.
L’objectif du post-doctorat proposé est le développement de modèles (dans un environnement Matlab) permettant la résolution en régime transitoire de problèmes de transfert de chaleur dans des milieux plans multicouches (proches de matériaux composites utilisés en aéronautique), éventuellement anisotropes, dans des conditions d’excitation flash ou périodique et correspondant à une irradiation uniforme ou ponctuelle.
Profil du candidat:
- Matlab, bon niveau,
- Connaissance des transformations intégrales,
- Connaissances physiques, expérimentales et instrumentales en thermique, et thermographie IR,
- Anglais, bon niveau de communication scientifique (rédaction de publication, présentations des travaux).
Gestion optimale d’un système énergétique tertiaire
Dans le cadre de la solution ciblant les sites tertiaires ou résidentiels qui consomment et produisent de l’énergie électrique, l’objectif est d’optimiser l’utilisation de leur énergie en fonction de critères économiques ou contraintes réseaux (adaptation de la demande) sans perturbation du confort des utilisateurs. L’objet de ce poste est de développer une solution de « gestion optimale de l’utilisation du solaire dans un bâtiment tertiaire intégrant des bornes de recharge VE et du stockage ». Selon trois objectifs : - Minimiser le cout de la consommation en fonction d’un tarif dynamique
- Maximiser l’utilisation de l’énergie solaire
- Minimiser la puissance appelée du réseau. Tout en prenant en compte le LCOS (Levelised Cost Of Storage) de la batterie. Le Post-Doc devra contribuer et participera à: - Spécification de cahier des charges d’un système tertiaire - Développement des algorithmes de gestion d’un système tertiaire - Déploiement et test de la solution proposée.
Contribution aux développements de dispositifs de mesure d’antennes miniatures
La généralisation des liens radiofréquences fonctionnant aux fréquences VUHF pour équiper un nombre croissant de dispositifs électroniques communicants contribue à intensifier les recherches sur la miniaturisation et l’intégration des antennes. En conséquence, des progrès significatifs sont régulièrement réalisés pour réduire les dimensions des antennes et il n’est plus rare de trouver des travaux décrivant des structures antennaires en 1/30 de la longueur d’onde. Une sensibilité accrue au contexte de fonctionnement est observable avec les antennes électriquement petites. Cette particularité se traduit notamment par des problèmes de mesure des propriétés électriques et de rayonnement qui sont susceptibles d’être altérées avec les techniques standards consistant à connecter un câble de mesure à l’antenne. Ce sujet cherche à développer des techniques de mesure d’antennes électriquement petites à l’aide de méthodes dites non-invasives, c’est-à-dire ne perturbant pas (ou peu) l’antenne sous test. Deux techniques seront investiguées en se basant sur les travaux déjà réalisés dans le laboratoire. La première technique repose sur la réflectométrie électromagnétique en champ lointain. La seconde technique repose sur l’utilisation d’un transducteur optique- radiofréquence au voisinage de l’antenne sous test pour notamment concevoir un réflectomètre RF miniature à conversion optique pour la mesure d’impédance d’antenne.
Interprétation de grilles d’occupation 3D par réseaux de neurones
Ce sujet s’inscrit dans le contexte du développement des véhicules/drones/robots autonomes.
L’environnement du véhicule est représenté par une grille d’occupation 3D, dans laquelle chaque cellule contient la probabilité de présence d’un objet. Cette grille est réactualisée au fil du temps, grâce aux données capteurs (Lidar, Radar, Camera).
Les algorithmes de plus haut niveau (path planning, évitement d’obstacle, …) raisonnent sur des objets (trajectoire, vitesse, nature). Il faut donc extraire ces objets de la grille d’occupation : clustering, classification, et tracking.
De nombreux travaux abordent ces traitements dans un contexte vision, en particulier grâce au deep learning. Ils montrent par contre une très grande complexité calculatoire, et ne tirent pas parti des spécificités des grilles d’occupation (absence de textures, connaissance a priori des zones d’intérêt ...). On souhaitent trouver des techniques plus adaptées à ces particularités et plus compatibles avec une implémentation plus économe en calcul.
L’objectif du post-doc est de déterminer, à partir d’une suite de grilles d’occupation, le nombre et la nature des différents objets, leur position et vecteur vitesse, en exploitant les récentes avancées du deep Learning sur les données 3D non structurées.
Elaboration de bases de données pour l’identification de radionucléides par réseaux de neurones (projet NANTISTA)
Le projet NANTISTA (Neuromorphic Architecture for Nuclear Threat Identification for SecuriTy Applications) s’inscrit dans le cadre de la prévention du trafic illicite des matières nucléaires pouvant être passées aux frontières internationales. L’objectif est le développement d’une plateforme de détection à base de scintillateurs plastiques pour l’identification rapide par réseaux de neurones des radionucléides tels que les matières fissiles. Le sujet post-doctoral porte sur le développement de la chaîne de mesures et sur l’élaboration de bases de données pour l’apprentissage et l’optimisation des réseaux de neurones. Les bases de données seront construites à partir de mesures expérimentales avec des sources radioactives. Des simulations rayonnement-matière (codes Monte Carlo Geant4 ou Penelope) seront également implémentées afin d’enrichir ces bases de données.
Etude et mise en œuvre d’une stratégie de perception bio-inspiré dans l’eau, application à la téléopération off-shore et à l’assistance opérateur
Depuis quelques années, le groupe Robotique Bio-inspiré de l’équipe Robotique de l’IRCCyN développe un mode de perception bio-inspiré des poissons électriques. Afin d’émuler ce sens électrique, des sondes résistives ont été utilisées à l’IRCCyN pour le pilotage d’un robot autonome sous-marin.
De son côté, au sein du Laboratoire de Robotique Interactive (LRI), le CEA LIST soutient depuis de nombreuses années une activité dans le domaine de la télérobotique à retour d’effort. L’opérateur manipule un bras esclave situé en milieu hostile via un bras maître situé en zone saine et un système informatique.
Le travail du candidat se déroulera au sein d’un projet CEA-IRCCyN se déroulant en parallèle d’un premier projet plus amont dont l’objet est de faire la preuve de concept de cette boucle électro-haptique sur un bras Cartésien transportant une sonde électrique de géométrie fixe et connue. Le post-doctorant aura à charge d’implémenter cette boucle sur un bras manipulateur "marinisé" de géométrie complexe. Pour cela, avec la co-assistance du CEA et de l’IRCCyN, il prendra en charge la préparation de ce bras et l’adaptation du capteur électrique (électrodes émettrices, réceptrice, électronique) à l’architecture considérée, ainsi que l’adaptation du contrôle/commande et de l’interface haptique à la base de la boucle électro-haptique. Outre les difficultés technologiques de cette adaptation, le candidat devra également étudier les différentes stratégies permettant d’exploiter le champ électrique sur un système multi-corps de géométrie variable.
Les validations expérimentales et la preuve de concept de ce nouveau système de téléopération off-shore seront réalisées sur des scénarii, à définir, représentatifs de l’application finale.