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H/F Doctorant en Physique des Plasmas-DETERMINATION PAR LIBS DE LA CONCENTRATION EN H ET D DE MATERIAUX IMPLANTES EN CONDITIONS DE TYPE ITER

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Informations générales

Référence : UMR6614-THIBES-011
Lieu de travail : ST ETIENNE DU ROUVRAY CEDE
Date de publication : jeudi 4 juin 2020
Nom du responsable scientifique : Arnaud Bultel et Vincent Morel
Type de contrat : CDD Doctorant/Contrat doctoral
Durée du contrat : 36 mois
Date de début de la thèse : 1 octobre 2020
Quotité de travail : Temps complet
Rémunération : 2 135,00 € brut mensuel

Description du sujet de thèse

Vers 2025, les premiers plasmas devraient être produits au sein du tokamak ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor) aujourd'hui en cours de construction à Cadarache dans les Bouches-du-Rhône. Parmi les défis technologiques devant être résolus afin que ce réacteur soit pleinement opérationnel, la mesure in situ de la pénétration au sein des matériaux de la paroi du réacteur (Tungstène et Béryllium) des isotopes de l'Hydrogène utilisés pour réaliser la fusion est primordiale. En effet, ces isotopes peuvent être piégés selon des densités très élevées (fraction molaire de près de 50 %). De plus, l'intense flux neutronique peut par ailleurs y produire un très grand nombre de bulles d'Hélium. Ces phénomènes intra matériau peuvent entraîner des modifications très importantes des propriétés thermophysiques de la paroi et en remettre l'intégrité en cause, hypothéquant ainsi la sécurité du fonctionnement d'ITER. Seule, la technique LIBS (Laser-Induced Breakdown Spectroscopy) peut relever le défi de la mesure au sein du réacteur de la composition multi élémentaire des parois exposées.

Dans ce contexte, les travaux de thèse proposés visent à préparer la mesure du contenu en isotopes de l'Hydrogène et en Hélium dans les parois d'un réacteur de fusion. Cette préparation est fondamentalement basée sur une phase expérimentale menée en laboratoire dont le but est de réaliser cette mesure par LIBS, dans un environnement de type tokamak, sur des échantillons préalablement préparés et caractérisés. Aucune activité ne sera réalisée directement en tokamak.

Dans le détail, le doctorant recruté aura en charge la préparation et la réalisation de la phase expérimentale précédemment décrite.

1. Mesure de l'évolution spatio-temporelle de la densité et de la température électroniques – Dans un premier temps, le doctorant mettra en œuvre la plateforme PLEIADES du laboratoire CORIA pour produire des plasmas induits par laser mis en jeu lors du diagnostic LIBS à basse pression (~ 10 Pa) sur des échantillons implantés en isotopes de l'hydrogène et en hélium au CIMAP (UMR 6252, Caen), partenaire du projet. Il devra mesurer les champs de densité et de température électroniques du plasma et leurs évolutions au cours du temps. Cette détermination sera basée sur l'analyse spectroscopique de la gamme [120, 800] nm.

2. Evaluation des effets magnétohydrodynamiques – Dans un second temps, le doctorant mettra en œuvre des techniques de visualisation par ombroscopie laser et imagerie Schlieren afin d'analyser l'effet du champ magnétique sur la dynamique du plasma si le diagnostic LIBS est mis en œuvre dans ces conditions. Ces expériences permettront de compléter l'estimation des différences apportées par ces conditions de type tokamak sur les propriétés des plasmas produits par rapport aux conditions habituelles.
Enfin, le doctorant aura pour tâche l'analyse des résultats mis en évidence et leur communication dans les journaux et conférences internationales du domaine.

Contexte de travail

Le Centre national de la recherche scientifique est un organisme public de recherche pluridisciplinaire placé sous la tutelle du ministère de l'Enseignement supérieur, de la Recherche et de l'Innovation. Le CNRS est une institution de recherche parmi les plus importantes au monde. Pour relever les grands défis présents et à venir, ses scientifiques explorent le vivant, la matière, l'Univers et le fonctionnement des sociétés humaines. Internationalement reconnu pour l'excellence de ses travaux scientifiques, le CNRS est une référence aussi bien dans l'univers de la recherche et développement que pour le grand public. La thèse proposée se déroulera au sein d'une de ses UMR (Unité Mixte de Recherche) et sera rattachée à l'Ecole doctorale ED 591 PSIME (Physique, Sciences de l'Ingénieur, Matériaux, Energie). Elle aura lieu au CORIA (Complexe de Recherche Interprofessionnel en Aérothermochimie) UMR 6614, Saint-Etienne du Rouvray (campus scientifique de l'université de Rouen-Normandie) dans l'équipe « Physico-chimie des milieux plasmas » sous la direction du Dr Arnaud Bultel et du Dr Vincent Morel en collaboration avec le CIMAP (UMR 6252, Caen) et le LOMC (UMR 6294, Le Havre).

L'équipe dispose d'une plateforme complète de production et d'études de plasmas induits par laser basée sur l'utilisation de sources laser pico- et nanosecondes et des moyens d'analyse les plus performants en termes de spectroscopie (émission, absorption, fluorescence, diffusion) et de visualisation (ombroscopie, Schlieren) en temps ( 1 ns) et en espace ( 3 µm). L'équipe dispose également de tous les moyens de modélisation et de simulation de la dynamique des plasmas générés et de leurs caractéristiques radiatives.

Contraintes et risques

Les travaux proposés reposent sur l'utilisation de sources lasers de classe IV. Une formation aux dangers, risques et emplois de ces sources lasers aura obligatoirement lieu avant tous les travaux expérimentaux.

Informations complémentaires

Le jeune chercheur devra être titulaire d'un master énergie (ou d'un diplôme d'ingénieur) orienté vers les diagnostics optiques, en particulier spectroscopiques, avec une connaissance des sources lasers. Il devra également montrer une nette qualité rédactionnelle ainsi qu'être capable à formuler et conduire un projet scientifique, à travailler en équipe tout en faisant preuve d'autonomie et de capacité organisationnelle.

Les candidats intéressés devront fournir un CV complet mentionnant deux personnes référentes susceptibles d'être contactées par les ainsi qu'une lettre de motivation argumentée.

Date limite de réception des candidatures : 15 juin 2020

La date de recrutement est susceptible d'être reportée à la fin de la période de confinement.

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