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Physicien modélisateur (F/H), spécialisé dans l'analyse numérique et expérimentale des modes dûs aux particules énergétiques dans les tokamaks (H/F)

Cette offre est disponible dans les langues suivantes :
Français - Anglais

Date Limite Candidature : mercredi 2 février 2022

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Informations générales

Référence : UMR7345-ERIROS-021
Lieu de travail : MARSEILLE 13
Date de publication : mercredi 12 janvier 2022
Type de contrat : CDD Scientifique
Durée du contrat : 12 mois
Date d'embauche prévue : 1 avril 2022
Quotité de travail : Temps complet
Rémunération : entre 2743,70 € et 3896,73 € bruts mensuels selon expérience
Niveau d'études souhaité : Doctorat
Expérience souhaitée : 1 à 4 années

Missions

La mission consistera en un travail de modélisation dont l'objectif est de contribuer à une meilleure compréhension des modes induits par les particules énergétiques dans les plasmas de tokamaks, élément clef de l'exploitation des futurs réacteurs à fusion par confinement magnétique.

Activités

La compréhension du transport et des pertes de particules énergétiques dans les tokamaks est cruciale pour l'exploitation des futurs réacteurs de fusion. En effet, les particules énergétiques peuvent entrer en résonance avec les modes propres du plasma thermique et, par cette interaction, être expulsées avant de pouvoir déposer leur énergie dans le cœur du tokamak, et y maintenir les conditions de haute température nécessaires aux réactions de fusion.

En particulier, les particules énergétiques piégées entrent en résonance avec le mode de torsion à basse fréquence, ce qui entraîne une instabilité nommée "arête de poisson". Ces particules peuvent être générées par des systèmes de chauffage dans les expériences D-D, ou peuvent correspondre à la population de particules Alpha avec une vitesse principalement perpendiculaire au champ magnétique ambiant, dans les expériences D-T.

Le futur chercheur étudiera la dynamique de l'instabilité en « arête de poisson », et celle des particules, à l'aide de deux codes numériques différents, et des données expérimentales de la campagne D-T de JET. Les deux codes sont complémentaires. Le premier (BAK-RM) adopte un modèle simplifié, où le plasma thermique est décrit à l'aide d'une description MHD réduite, couplée à la dynamique des particules énergétiques piégées uniquement, décrite par une équation de Vlasov, moyennée sur le mouvement gyroscopique et le rebond du piégeage. Ce code est développé au laboratoire PIIM et présente le grand avantage de ne sélectionner qu'une partie de la physique complexe déterminant la dynamique, dans une géométrie simplifiée. Le second code (XTOR-K), développé par le Dr. Hinrich Lütjens au laboratoire CPHT (Palaiseau), fournit une description plus complète où les équations MHD complètes décrivent le plasma thermique tandis que les particules énergétiques piégées et passantes sont traitées cinétiquement dans l'espace de phase 3D3V complet.

Les résultats numériques seront comparés aux données expérimentales de la récente campagne D-T de JET, en collaboration avec R. Dumont (IRFM, CEA Cadarache).
L'action combinée d'un modèle réduit, d'un modèle plus réaliste et de mesures expérimentales, a pour but de comprendre la dynamique du mode, en particulier pendant sa phase non linéaire, et son impact sur le transport radial des particules énergétiques.

Mots clefs : physique des plasmas, fusion par confinement magnétique, simulation numérique, particules énergétiques dans les tokamaks

Compétences

• Physique des plasmas
• Simulation numérique et analyse des données
• Capacité d'adaptation, travail en équipe, sens de la communication, autonomie

Contexte de travail

Le laboratoire PIIM est un acteur important de la physique des machines de fusion par confinement magnétique (FCM) depuis les années 1990. Ses activités sont fortement intégrées au niveau régional, national (avec la fédération de recherche FR-FCM) et européen (Eurofusion). La personne recrutée rejoindra l'équipe TMP (Théorie Modélisation et Plasmas) qui est placée sous la responsabilité du Dr. Olivier Agullo. Le chercheur contractuel travaillera sous la responsabilité scientifique du Dr. Matteo Faganello.

Contraintes et risques

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