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Portail > Offres > Offre UMR9012-SYLPRA0-035 - Post-doc en physique des accélérateurs : Études des optiques et de la dynamique du faisceau pour le Projet PERLE (H/F).

Post-doc en physique des accélérateurs : Études des optiques et de la dynamique du faisceau pour le Projet PERLE (H/F).

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

Date Limite Candidature : mercredi 3 novembre 2021

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Informations générales

Référence : UMR9012-SYLPRA0-035
Lieu de travail : ORSAY
Date de publication : mercredi 13 octobre 2021
Type de contrat : CDD Scientifique
Durée du contrat : 24 mois
Date d'embauche prévue : 1 janvier 2022
Quotité de travail : Temps complet
Rémunération : entre 2743 et 3896 euros brut par mois selon expérience
Niveau d'études souhaité : Bac+5
Expérience souhaitée : Indifférent

Missions

Le/La candidat(e) fera progresser la compréhension des phénomènes physiques spécifiques aux accélérateurs à récupération d'énergie (ERLs) et contribuera ainsi au développement de ce concept pour les futures grandes machines. Il/Elle développera des outils de simulations innovant pour la dynamique des faisceaux d'électrons pour le projet PERLE (Powerful Energy Recovery Linac for Experiments) : un ERL multi-tours, à fort courant moyen, basé sur la technologie des cavités accélératrices radiofréquences supraconductrices, conçue pour valider et explorer un large éventail de phénomènes accélérateurs dans un régime de puissance de faisceau jusque-là inexploré.
Dans sa configuration finale, PERLE délivrera un faisceau d'électrons de 500MeV, d'intensité moyenne de 20mA accéléré sur trois passages dans des cavités accélératrices à 801.6MHz. Un rapport de design conceptuel (CDR) a été publié par la collaboration en 2017 [1] pour une version à 1GeV de PERLE.
Le/La candidat(e) aura l'occasion d'évoluer dans le cadre d'une collaboration internationale de très haut niveau, coordonnée par l'IJCLab, regroupant aujourd'hui des partenaires experts en conception et en opération d'ERLs. Au sein d'IJCLab, il/elle sera membre de l'équipe Instrumentation, Manipulation et Physique des Faisceaux (BIMP) du Pôle Physique des Accélérateurs du laboratoire.

[1] D. Angal-Kalinin, PERLE: Powerful Energy Recovery Linac for Experiments - Conceptual Design Report, https://arxiv.org/abs/1705.08783

Activités

Pour les ERLs, la dynamique des faisceaux doit être rigoureusement étudiée. En effet, les propriétés du faisceau ne résultent pas d'une condition d'équilibre comme dans les anneaux de stockage, mais sont définies par la source d'électrons et par la manipulation effectuée (optique magnétique, champs accélérateurs) sur le paquet d'électrons lors de son transport. Le défi consiste donc à générer, accélérer et transporter un faisceau d'électrons de très haute densité depuis la source jusqu'au lieu de l'expérience (zone d'interaction). Le faisceau est ensuite décéléré, pour la phase de récupération d'énergie, jusqu'à l'arrêtoir en passant par les mêmes éléments électromagnétiques que pour l'accélération (i.e même maille). Outre la complexité de la maille pour un recirculateur multi-passages, les effets collectifs dominent le transport dans ces accélérateurs à forts courants. Ainsi, les manipulations du faisceau doivent être mis en œuvre dès la phase de design de l'accélérateur en prenant en compte les non linéarités générées dès la source d'émission des électrons et les stratégies de mitigation. Ainsi, seules des simulations numériques de la source d'électrons (start) à l'arrêtoir (end) en passant par la zone d'expérience, peuvent rendre le compte de façon fidèle des seuils des instabilités dues aux effets collectifs (single and multi-bunch) et aux non linéarités.
Dans un premier temps, le/la candidate étudiera les non linéarités induites par les champs magnétiques, et déterminera les tolérances des champs multipolaires des aimants et leurs spécifications sur la base d'une maille optique existante, conçue par un membre de la collaboration : Jefferson Lab (JLAB), avec lequel des interactions fréquentes sont à prévoir.
Après avoir fixé les composantes multipolaires, le post-doctorant devra évaluer l'impact des fluctuations des paramètres agissant sur la dynamique des faisceau (correction d'orbite, focalisation, chromaticité), et ainsi statuer sur la robustesse de l'optique magnétique. Ces études seront réalisées en étroite collaboration avec JLAB, ainsi que les autres partenaires de la collaboration : le CERN, ASTeC-Daresbury et l'Université de Liverpool.
Une collaboration étroite avec Budker Institute of Nuclear Physics (BINP-Novosibirsk), en charge de la conception des aimants, permettra, en utilisant les résultats des études effectuées par le post-doc, d'aboutir un design d'aimants viable pour l'accélérateur PERLE. Une simulation ultime des performances avec les cartes de champ viendra valider l'ensemble de l'étude.
Selon l'avancement des études magnétiques, le/la candidat(e) pourra également étudier les effets single et multi-bunch qui limiteront les performances des accélérateurs multi-passages. Dans les ERLs, le champ de sillage long range des cavités accélératrices agit d'un paquet sur l'autre et conduit à une oscillation transverse de l'orbite du faisceau voire à une perte du faisceau si l'amplitude est trop grande. Le piégeage des ions (du vide résiduel) dans le potentiel des faisceaux d'électrons vient ainsi amplifier l'instabilité « Beam Break Up ». La prise en compte de l'effet couplé de ces deux sources d'instabilités permet donc d'affiner les seuils d'instabilités de l'accélérateur.

Compétences

- Connaissance de la dynamique des faisceaux de particules chargées.
- Une expérience dans le design optique des faisceaux de particules (linéaires ou circulaires) sera considérée comme un atout.
- Attrait pour la simulation numérique. La connaissance des outils comme MADX, Elegant sera considérée comme un atout.
- Langues : français et anglais (écrit, oral)
- Autonomie, capacité d'organisation et aptitude à rendre compte.
- Capacités de communication et d'argumentation, de synthèse et d'analyses critiques.
- Capacités à apprendre et à développer des compétences, flexibilité. Faculté d'adaptation et de créativité.

Diplôme exigé : doctorat en physique, une formation en physique des accélérateurs sera considérée comme un atout pour ce poste.
Niveau : débutant(e) accepté(e) et jusqu'à trois ans d'expériences

Contexte de travail

Le Laboratoire de Physique des 2 Infinis Irène Joliot-Curie (IJCLab) est une Unité Mixte de Recherche (UMR) sous tutelle du CNRS (IN2P3), de l'Université Paris-Saclay et de l'Université de Paris. Le laboratoire est localisé sur le campus de l'Université Paris-Saclay à Orsay. Le campus est situé à 20 kms au sud de Paris et facilement accessible en RER en 35 minutes.
IJCLab est née en 2020 de la fusion de cinq unités (CSNSM, IMNC, IPN, LAL, LPT). Le personnel est constitué de près de 560 permanents (340 ingénieurs, techniciens et administratifs et 220 chercheurs et enseignants-chercheurs) et environ 200 non-permanents dont 120 doctorants. Les thèmes de recherche du laboratoire sont la physique nucléaire, la physique des hautes énergies, la physique théorique, les astroparticules, l'astrophysique et la cosmologie, les accélérateurs de particules, l'énergie et l'environnement et la santé. IJCLab dispose de capacités techniques très importantes (environ 280 agents IT) dans tous les grands domaines requis pour concevoir, mettre au point/en œuvre les dispositifs expérimentaux nécessaires à son activité scientifique, ainsi que la conception, le développement et l'utilisation d'instruments.
Le/La candidat(e) sera intégré à l'équipe Physique, Instrumentation et Manipulation des Faisceaux (BIMP) du Pôle Accélérateurs sous la direction de Luc Perrot. Il/Elle sera encadré(e) par Christelle Bruni, chercheur de l'équipe et participera également à la collaboration PERLE, gérée par Walid Kaabi.

L'équipe BIMP est composé de 22 personnes engagées dans différentes thématiques de la conception des accélérateurs et associées à des projets comme FCC, ThomX, MYRRHA, SPIRAL2, MLL-TRAP…

Le projet PERLE s'inscrit dans un effort collaboratif entre le CNRS, le CERN, Jefferson Lab (JLAB), l'Institut Budker de Physique Nucléaire (BINP-Novosibirsk), STFC-Daresbury, l'Université de Liverpool et l'Université de Cornell.

Pour ce poste, des collaborations spécifiques sont prévues avec JLAB et BINP-Novosibirsk. L'effort de collaboration avec JLAB portera sur l'optimisation de la conception du réseau de transport de faisceau, les spécifications des aimants et les études de dynamique faisceaux, tandis que la collaboration avec BINP-Novosibirsk se concentrera sur la conception et le prototypage des aimants selon les spécifications établies au préalable dans la phase d'optimisation du réseau. La collaboration avec BINP-Novosibirsk se fera dans le cadre du projet Européen H2020 CREMLINplus (https://cordis.europa.eu/project/id/871072), mise en place pour favoriser la coopération scientifique entre la Fédération de Russie et l'Union européenne en matière de développement et d'exploitation scientifique d'infrastructures de recherche de grande envergure. Le poste décrit ici est financé par le programme CREMLINplus.
Les résultats des travaux du post doctorant feront l'objet de publications et de communications dans les revues et les conférences spécialisées, ainsi que dans le Technical Design Report (TDR) de PERLE que la collaboration envisage de publier.

Contraintes et risques

Ni contrainte, ni risque.
Des missions de travail en France, en Europe et aux Etats-Unis sont à prévoir.

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