Ingénieur de recherche (H/F) - Simulation pour la fusion solaire de métaux - Projet européen

Description du Poste

Les Missions

Au sein de l’équipe projet, l’IR assure la réalisation du modèle numérique et de simulation dynamique du procédé à partir de ses sous-systèmes : réacteur de fusion des métaux (laiton et acier) au point focal du four solaire et systèmes d’hybridation pour la fusion (via induction ou plasma d’arc électrique en fonction du métal). Par ailleurs, pour le préchauffage du laiton un système de préchauffage par combustion d’hydrogène sera également modélisé. Les résultats seront confrontés aux mesures réalisées sur pilotes. Ces travaux intègrent le développement de modèles de complexité variable en fonction des objectifs : d’une part pour la conception du prototype de réacteur de fusion à l’aide d’approches simplifiées et d’autre part pour la description fine des phénomènes physiques nécessaire à la comparaison avec les mesures expérimentales, et, enfin pour le développement d’un simulateur virtuel du procédé complet de recyclage des métaux . Conjointe à cette tâche principale, l’IR contribuera à la qualification optique d’un prototype de four solaire développé par un partenaire du projet et au développement de stratégies de contrôle associées.

L'Activité

• Modélisation, simulations
Dans un premier temps, l’IR proposera et réalisera des modèles simplifiés de la fusion métallique, de la coulée (continue ou en lingotière selon le métal) et du refroidissement de la pièce, le tout en tenant compte de l’environnement particulier de travail ; il/elle étudiera notamment le champ de température dans le matériau en fonction de la répartition du flux solaire concentré, les pertes radiatives, l’effet des systèmes d’hybridation sur la stabilisation de la température de traitement.
Sur toute la durée du projet, l’IR sera également en charge de modélisations plus fines de ces phénomènes avec notamment une plus grande précision dans la prise en compte des conditions aux limites expérimentales et de la géométrie des réacteurs. Ceci se fera en vue d’une meilleure compréhension des phénomènes physico-chimiques en jeux et la comparaison avec les résultats expérimentaux obtenus avec le pilote.
Enfin, l’IR s’intéressera également, en collaboration avec un partenaire du projet, à la qualification d’un four solaire dédié au fonctionnement de ces réacteurs de fusion métallique. Plus particulièrement, il proposera une technique pour la mesure du flux solaire et une stratégie de contrôle-commande du four en vue d’assurer la répartition du flux incident sur le réacteur ainsi le champ de température souhaité dans le matériau.

• Exploitation, interprétation, valorisation des résultats
En concertation avec l’équipe projet, l’IR devra structurer et analyser les résultats issus des modèles simplifiés pour contribuer à une conception optimale des prototypes des réacteurs. Pour cela, il sera en contact avec les partenaires du projet chargés de la conception des réacteurs et des systèmes d’hybridation.
D’autre part, les modèles plus fins (simulation thermique du procédé de fusion, stratégie de contrôle du four solaire) devront être validés grâce aux mesures réalisés sur le pilote solaire et servir à la création d’un simulateur virtuel du procédé complet par le laboratoire DLR, un des partenaires du projet. En vue de la validation des modèles et des hypothèses simplificatrices, l’IR exploitera les résultats obtenus par simulation en lien avec les résultats expérimentaux aux côtés de l’équipe projet. L’IR sera finalement en charge des échanges avec le partenaire DLR afin de fournir des modèles permettant d’intégrer les différents travaux réalisés au simulateur global (dont chaque composant sera modélisé avec un langage Modelica au sein du simulateur).
Les résultats seront publiés sous forme de rapports internes intermédiaires et de rapports (livrables) du projet. Les éléments les plus intéressants seront publiés sous forme d'articles dans des revues scientifiques et de présentation à des congrès. L’IR rédigera les premières versions de ces documents.

• Participation aux réunions d’avancement du projet
L’IR participera aux réunions d'avancement du projet en interne et avec les partenaires chargés de la conception et fabrication des prototypes ainsi que du simulateur virtuel. Il sera amené à présenter les résultats des différentes modélisations et simulations.

Votre Profil

Compétences

- Bac+5 (Master ou équivalent) dans le domaine des sciences de l’ingénieur ;
- Connaissance approfondie des transferts thermiques ;
- Maîtriser des outils de modélisation et simulation thermiques dynamiques ;
- Connaissance dans le domaine du solaire à concentration ;
- Connaissance des bases des procédés métallurgiques à haute température ;
- Maîtriser le français et l’anglais écrit et oral ;
- Capacité d’initiative, dynamisme, réactivité et autonomie ;
- Capacité à travailler en équipe et en milieu interculturel ;
- Capacités rédactionnelles et de synthèse.

Votre Environnement de Travail

Le Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS) recrute un(e) Ingénieur(e) de Recherche à temps complet (100%) pour mener bien à les simulations de différentes étapes dans le procédé de fusion solaire de métaux, dans le cadre d’un projet européen, financé par le 9ème Programme-Cadre de l’Union Européenne pour la Recherche et l’Innovation (Horizon Europe).

Le projet « Solar decarbonisation of metal melting processes » (acronyme : SOLDEM) est un projet de recherche collaborative, pluridisciplinaire et exploratoire coordonné par Reine REOYO-PRATS, enseignante-chercheuse au laboratoire PROcédés Matériaux et Energie Solaire (PROMES), unité propre de recherche CNRS. Le projet SOLDEM s’appuie sur un consortium de 13 partenaires, publics et privés, établis dans 6 pays européens : le CNRS et l’université de Perpignan Via Domitia qui coordonnent le projet en France ; Socrate Industrie, Bulane, CSP-Boost, Radiall et Amphenol en France, Panatère et Sohhytec en Suisse, RINA en Italie, DLR en Allemagne, CENER en Espagne et University of Leuven (KUL) en Belgique.
Dans le cadre de l’appel à projet européen « Integrated use of renewable energy carriers in industrial sites », le projet SOLDEM vise à démontrer la faisabilité d’un procédé de fusion solaire de métaux basé sur la mise en œuvre de récepteurs/réacteurs solaires hybrides pour le recyclage de laiton et d’acier. Le dispositif combine le recours à une chaleur provenant d’un four solaire à concentration, à de l’électricité d’origine renouvelable et à de l’hydrogène solaire. Ce procédé vise ainsi à remplacer des fours basés sur les énergies fossiles dans le cadre de marchés de niches dans un premier temps.

Contraintes et risques

Localisation du poste : PROMES-CNRS - 7 rue du four solaire, Odeillo - 66120 FONT-ROMEU.
Déplacements en Europe et à l’international (assemblées générales, congrès).

Rémunération et avantages

Rémunération

A partir de 3143€ brut mensuel ajustable en fonction de l'expérience professionnelle sur des postes de niveau équivalent

Congés et RTT annuels

44 jours

Pratique et Indemnisation du TT

Pratique et indemnisation du TT

Transport

Prise en charge à 75% du coût et forfait mobilité durable jusqu’à 300€

À propos de l’offre

À propos du CNRS

Le CNRS est un acteur majeur de la recherche fondamentale à une échelle mondiale. Le CNRS est le seul organisme français actif dans tous les domaines scientifiques. Sa position unique de multi-spécialiste lui permet d’associer les différentes disciplines pour affronter les défis les plus importants du monde contemporain, en lien avec les acteurs du changement.

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