Méthodes robustes de pilotage indirect du chargement pour la simulation de structures en béton armé
Les algorithmes de pilotage indirect (« path-following ») sont généralement employées pour décrire des réponses structurales instables caractérisées par des « snap-backs » et/ou des « snap-troughs ». Dans ces formulations, l’évolution des actions extérieures (efforts/déplacements) est calculée pendant la simulation pour satisfaire un critère de pilotage donné. Adapter le chargement externe pendant le calcul est utile pour obtenir la solution du problème, mais également pour réduire le nombre d’itérations à convergence. Ce second aspect est d’une importance primordiale, notamment pour les calculs à grande échelle (c.-à-d., à l’échelle de la structure). Différentes formulations « path-following » ont été proposées dans la littérature. Malheureusement, un critère objectif pour choisir une formulation plutôt qu’une autre pour la simulation de la réponse de structures en béton armé (BA) (en présence de mécanismes dissipatifs différents et complexes) n’est pas encore disponible. Le travail proposé portera sur la formulation d’algorithmes de pilotage indirect du chargement adaptés pour simuler des structures BA.
Accélération GPU d’un code de transport déterministe DSN 3D en neutronique.
Dans le cadre des Programmes Transversaux de Compétences (PTC), les équipes du DES/ISAS/DM2S et celles du CEA-DIF montent une collaboration sur le portage GPU de leurs codes de transport déterministe en neutronique.
D’un côté, les équipe du DES/ISAS/DM2S sont en charge du développement et de la prospective sur les codes de calcul de neutronique déterministe pour la physique des réacteurs, en particulier le code APOLLO3®. De l’autre, le laboratoire de neutronique du CEA-DIF est impliqué dans le développement des codes de neutronique déterministe utilisés dans le cadre du programme Simulation.
Les deux unités cherchent aujourd’hui à préparer l’arrivée d’une nouvelle génération de supercalculateurs massivement dotés en GPU. Elles entament simultanément des études de faisabilité et de prospective sur cette thématique. Parce que les problématiques à étudier, la démarche mise en œuvre et les conclusions qui en seront tirées peuvent largement être mutualisées, il a été identifié un fort intérêt pour créer des synergies entre les deux unités. Ces synergies passent par la mise en place d’échanges réguliers et ont abouti à l’ouverture d’un poste de post-doctorat commun. Ce poste sera accueilli par les équipes du SERMA au CEA Saclay, mais constituera l’interface privilégiée entre les deux unités.
Le sujet de post-doctorat a pour objectif d’étudier le portage d’un code-jouet de neutronique déterministe DSN3D sur GPU.
Il s’appuie sur les expériences de portage déjà réalisées dans les deux unités d’accueil sur la base d’approches complémentaires : une approche haut-niveau est choisie côté DES au travers de la plate-forme Kokkos, tandis qu’une approche bas-niveau en langage Cuda est retenue côté CEA-DIF.
Production d’hydrogène et d’ammoniac à partir d’un champ éolien offshore
Depuis 2013, le CEA Tech met progressivement en place des Plates-formes régionales de transfert technologique (PRTT), avec l’appui des collectivités territoriales pour répondre spécifiquement aux besoins d’innovation du tissu industriel régional, avec un rôle complémentaire de celui des acteurs scientifiques et économiques en place. Ce projet s’inscrit dans la thématique d’innovation «marinisation des systèmes énergétiques » développé au sein de la PRTT des Pays de la Loire (DPLL) qui a notamment pour but de contribuer à définir des architectures de conversion énergétiques innovantes prenant en compte les contraintes environnementales et d’usages en milieu maritime. Ces travaux s’appuient sur un fort background du LITEN (Laboratoire d'innovation pour les technologies des énergies nouvelles et les nanomatériaux) en outils de modélisation et d’optimisation de chaines énergétiques multi-physiques et sur une expertise croissante de la PRTT sur l’exploitation et l’adaptation de ces outils aux contraintes maritimes.
DualChannel CMOS integration in FDSOI architecture. comparaison "localized Ge enrichment" vs. "Localized SiGe epi" on ETSOI;
Le LETI est un acteur majeur dans la recherche en micro-électronique européenne notamment en ce qui concerne les technologies sur film mince FDSOI (Fully Depleted). Nous proposons des approches radicalement innovantes pour les générations ultimes de la Roadmap ITRS (sub 22nm) dont l’intégration de couches Silicium-Germanium (SiGe) dans le canal des transistors (pour augmenter les mobilités des trous et ajuster les tensions de seuil des pMOSFETs).
Les premières études ont démontré des gains significatifs du point de vue de la mobilité des porteurs, µ0, et de l’ajustement du Vth, des transistors utilisant le SiGe (C. Le Royer et al. ESSDERC 2010, IEDM 2011), mais aussi pour des circuits élémentaires (L. Hutin et al. IEDM 2010).
Afin d’approfondir le schéma d’intégration CMOS Fully Depleted DualChannel, il est nécessaire d’en quantifier plus précisément les avantages et les inconvénients (du point de vue intégration & performances des transistors/circuits). Le LETI souhaite comparer les deux approches suivantes pour les pMOSFETs (en cointégration avec nFETs sur SOI < 6nm):
.hétérostructures SiGe/SOI ("Localized SiGe epi" on SOI)
.SiGe-On-Insulator ("localized Ge enrichment" on SOI)
On peut aussi noter que d’autres éléments entrent en ligne de compte tels que : le substrat de départ (SOI ou sSOI), la concentration en Ge dans les couches SiGe.
Etude de la cinétique de l’effet biocide de films alimentaires à base de nano cellulose – approche safer by design
Ce projet est basé sur l’étude de la cinétique de l’effet biocide d’un film alimentaire à base de nanocellulose. En insérant une particule d’halloysite ayant la forme d’un feuillet replié sur lui-même dans la nanocellulose, nous espérons créer un réservoir de NPs (Ag ou ZnO) à effet biocide à l’intérieur et donc allonger la durée de cet effet dans le temps. Ce projet couvre toutes les étapes depuis la synthèse du film alimentaire, sa nanocaractérisation et jusqu’à l’étude de ses effets toxicologiques sur les bactéries. In fine, le but est de trouver la ou les fonctionnalisations des halloysites prolongeant le plus possible l’effet biocide et de le transposer par la suite à d’autres types de matériaux.
Etude du couplage neutronique-thermohydraulique dans les coeurs RNR-Na hétérogènes
Dans le cadre du développement du prototype ASTRID (Advanced Sodium Test Reactor for Industrial Demonstration) un processus de mise à jour des méthodes de calcul du cœur est initié. Ces méthodes bénéficieront du développement des calculs à hautes performances ainsi que des capacités de couplage avancé des codes de nouvelle génération. L’objectif est d’intégrer ces méthodes dans les démonstrations de sûreté à venir avec en particulier les méthodes couplées neutronique, thermo-hydraulique et physique du combustible.
Parmi ces méthodes, les couplages neutronique/thermo-hydrauliques diphasiques sont envisagés en particulier pour les études de sûreté de type :
• Perte de réfrigérant (Loss Of Flow transients)
• Passage d’incondensables gazeux
Ces couplages sont particulièrement pertinents pour l’analyse de réacteurs hétérogènes (exemple du réacteur CFV) dont la démonstration de sûreté repose en partie sur un calcul fidèle des fuites neutroniques.
Elaboration de nanofils Si pour des applications en microélectronique
La réalisation de capacités intégrées présentant une forte capacité surfacique nécessite un déploiement de la surface des électrodes. Dans ce travail, nous proposons d’augmenter cette surface spécifique en intégrant dans les capacités des nanofils de Si.Une première partie de ce travail sera consacrée à l’étude de compréhension et à l’optimisation du procédé de croissance de nanofils de silicium par CVD. En parallèle, les propriétés des nanofils de silicium obtenus par gravure électrochimique seront évaluées et seront comparés à celles des nanofils obtenues par CVD. Selon les caractéristiques électriques obtenues, différentes stratégies (métallisation, silicuration…) seront envisagées afin d’améliorer leur conductivité électrique.
Développement d'un dispositif expérimental pour l'étude de l'endommagement solide des métaux
Le(la) candidat(e) retenu(e) aura pour objectif de participer à la mise au point d'un dispositif expérimental permettant d'étudier le développement de l'endommagement dans une structure métallique (anneau) en expansion dynamique. Actuellement, un travail de thèse mené au CEA/Gramat [1] a conduit au développement d'un dispositif expérimental permettant d'étudier l'expansion dynamique d'un anneau métallique et d'en observer sa fragmentation. La configuration est, pour le moment, limitée à une gamme de vitesses et de géométries qu'il convient d'étendre. La première partie du travail du post-doctorat, s'appuyant sur une expertise à la fois expérimentale et numérique, vise à adapter le dispositif expérimental actuel afin d'atteindre des configurations pertinentes au regard des besoins liés à la caractérisation du modèle d'endommagement. Une attention toute particulière sera aussi portée sur la spécification et la mise en oeuvre des diagnostics expérimentaux in situ et post-mortem. Dans un second temps, le(la) candidat(e) concevra les géométries de cibles et mènera les expériences associées permettant la validation du modèle d'endommagement. Les résultats obtenus devront permettre au CEA d’évaluer et d'enrichir sa capacité de compréhension et de modélisation des phénomènes d'endommagement et de fragmentation via notamment la simulation numérique.
[1] F. Gant et al., Plate-impact-driven ring expansion test (PIDRET) for dynamic fragmentation. Proceedings of the 13rd DYMAT Conference, 2021.
Developement de modules technologique à basse temperature pour la 3D sequentielle en vue de la fin de la roadmap
L’intégration 3D séquentielle est envisagée comme l’une des solutions possibles pour la fin de la roadmap CMOS. Différents modules process ont été développés à 500°C en FDSOI planaire en intégration gate first. Cependant compte-tenus des résultats récents de stabilité des transistors du bas obtenus, des considérations de rendement, un besoin de réduire encore cette température à 450°C est envisagé.
Ainsi le post-doctorant aura en charge le développement de modules technologiques à basses températures 450°C et 500°C pour du FDSOI planaire. Une attention particulière sera apportée au développement du module grille à basse température. La modulation de la tension de seuil sera aussi adressée.
Ce travail sera fait en collaboration avec les équipes process de la plateforme technologique du LETI ainsi qu’avec les equipes de caractérisation électrique et de simulations TCAD.
Développement de méthodes Monte-Carlo pour la simulation du transfert radiatif : application aux accidents graves
Ce sujet de post-doctorat porte sur le développement de méthodes Monte-Carlo par lancer de rayons pour la modélisation du transfert de chaleur par rayonnement dans le cadre des accidents graves. En partant d’un cadre logiciel abouti pour la simulation Monte-Carlo du transport de particules dans le contexte de la physique des réacteurs et la radioprotection, on cherchera à adapter les méthodes existantes à la problématique du transfert radiatif, dans un cadre de calcul haute performance. Pour ce faire, on développera une hiérarchie d’approximations associées au transfert radiatif de chaleur qui ont pour vocation de permettre la validation de modèles simplifiés mis en œuvre dans le cadre de la simulation numérique des accidents graves des réacteurs nucléaires. Orienté sur l’algorithmique et la performance de simulation, ce travail se veut une « preuve de principe » de la possible mutualisation logicielle autour de la méthode Monte-Carlo pour le transport de particules d’une part et le transfert de chaleur par rayonnement d’autre part.