Doctorant (H/F)

Description du Poste

Sujet De Thèse

Modélisation électromagnétique et thermique des aimants REBCO haute performance.
Ce sujet s'inscrit dans le projet : Suprafusion PC 3 SF-Protection
Description synthétique :
Les conducteurs hTc sont disponibles sous la forme de couches minces (quelques microns) déposés sur des rubans larges (quelques mm). Un premier outil de modélisation a été développé au G2Elab dans la plateforme MIPSE (équipe MAGE) pour prédire et interpréter l'évolution de la distribution de la densité de courant dans les bobinages ce qui permet de prévoir très précisément l’évolution de la tension ainsi que du champ magnétique produit. Cet outil s’appuie sur une approche innovante : une formulation basée sur la méthode des volumes finies assurant de manière assez forte la conservation des flux et des courants ainsi qu’un couplage naturel avec les circuits électriques. L’objectif de cette thèse sera de contribuer au développement des outils de modélisation d’applications supraconductrices dans la plateforme MIPSE, à la fois en 2D axisymétrique et en 3D. Cette thèse sera menée dans une collaboration forte entre chercheurs travaillant sur les applications supraconductrices au G2Elab (MADEA) et à l’Institut Néel, et chercheurs travaillant sur la modélisation électromagnétique au G2Elab sein de l’équipe MAGE.

Missions :
• Un premier objectif sera notamment de coupler aux modèles électromagnétique 2D et 3D existants un modèle thermique afin de rendre compte de la dépendance en température de la loi de comportement E(J) et d’étudier l’impact de cette dépendance sur le comportement des conducteurs et leurs applications. Cela permettra d’évaluer les pertes transitoires des bobines supraconductrices REBCO ainsi que l’étude des dynamiques d’avalanche thermique lorsque le courant critique est dépassé localement (phénomène de quench). Les applications visées vont des aimants forts champs très compacts aux câbles multi-ruban constituant les applications de très grande taille comme les aimants de fusion. Des validations seront effectuées en collaborations avec d’autres laboratoires français (GeePs, Green) ou internationaux développant de tels outils, ainsi que par comparaison à des données expérimentales obtenues dans l’équipe sur des cas simples.
• Le deuxième objectif sera de mettre en œuvre ces outils de modélisation pour améliorer l’analyse des données expérimentales complexes issues des activités de caractérisation expérimentale menées en parallèle dans l’équipe à Grenoble. Le doctorant sera amené à participer à des campagnes de mesures voire à proposer des mesures permettant de compléter la validation des modèles. Les modèles seront également appliqués pour la simulation de dispositifs développés par des partenaires du PEPR Suprafusion, notamment au CEA en ce qui concerne les conducteurs très forts courant, ainsi que dans d’autres collaborations internationales.
• Enfin, une exploration sera menée pour la prise en compte des effets locaux sur des bobinages de très grande taille par une approche multi-échelle : les modélisations 3D à l’échelle du conducteur pourraient permettre de définir des lois de comportement équivalentes appliquées ensuite à des modèles macroscopiques de bobinage où la structure du conducteur n’est pas détaillée.

La thématique 'supraconductivité appliquée' est en pleine effervescence, du fait la disponibilité croissante de conducteurs haute température critique performants dans des longueurs kilométriques et à des coûts décroissants. Cette plus grande disponibilité permet depuis quelques années la réalisation d'aimants de grande taille (diamètres au delà de 1 m) produisant des champs de l'ordre de 20 T, ce qui ouvre un nouveau domaine pour la conception de machines de fusion plus compactes.
Cependant la conception de tels aimants nécessite des outils de modélisations précis et fiables, capables de prendre en compte des volumes très importants, outils dont le développement est tout juste amorcé.

Activités principales :
Une part importante de ce doctorat porte sur le développement d'outil de modélisation numérique du comportement transitoire des dispositifs supracondcuteur. Le ou la doctorant(e) s’appuiera et contribuera à la plateforme MIPSE développée de longue date au sein de l'équipe MAGE du G2Elab, et aux composantes de MIPSE dédiées aux applications supraconductrices développée conjointement par MAGE et l'équipe commune G2ELAB / Institut Neel de Supraconductivité Appliquée. Le travail de développement du code sera complété par des activité de validation croisées avec d'autres outils développés par d'autres équipes partenaires du projet PEPR Suprafusion dans lequel ce travail de thèse s'inscrit.
Le ou la doctorant(e) participera également à des campagnes de mesures expérimentales en interactions continue avec les autres doctorants et chercheurs de l'équipe commune G2ELAB/ Institut Néel de Supraconductivité Appliquée pour valider ces modèles et contribuer à l'analyse des résultats expérimentaux.

Votre Environnement de Travail

Le Laboratoire G2elab de Génie Électrique de Grenoble est une unité mixte de recherche (UMR 5269) de Grenoble INP - UGA, de l'Université Grenoble Alpes et du CNRS, dans le domaine de la Recherche en Génie Électrique.
Il couvre un spectre scientifique qui va des matériaux et des composants, pour aboutir à la conception et au pilotage de systèmes d’énergie électrique. Son action peut être résumée par les mots clefs suivants : énergie électrique, matériaux, procédés et systèmes innovants, modélisation et conception.
Avec plus d'une centaine de personnels permanents, une centaine d'étudiants en doctorat et 70 autres acteurs comme les master, les post-docs ou les professeurs invités, le G2Elab s'impose dans ces domaines comme un acteur majeur au niveau national et international, au cœur de l’efficacité énergétique des composants et systèmes.

Compétences métier/savoir-faire :
Diplôme niveau master en ingénierie électrique, en méthodes numériques, mathématiques appliquées, thermodynamique

Contraintes et risques

Néant

Rémunération et avantages

Rémunération

La rémunération est d'un minimum de 2300,00 € mensuel

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€

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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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