Doctorat en physique de l'intéraction laser-plasma appliquée à la fusion par confinement intertiel (H/F)

Description du Poste

Sujet De Thèse

Cette thèse porte sur l'étude théorique et numérique des instabilités paramétriques excitées par des faisceaux laser à large bande spectrale et à faible cohérence temporelle, dans la perspective des futures chaînes laser pour la fusion inertielle. Elle sera menée au sein du groupe théorique TIPS (Théorie, Interprétation Plasmas & Simulation), et en collaboration étroite avec les équipes expérimentales du Laboratoire pour l'Utilisation des Lasers Intenses (LULI) sur le campus de l’École Polytechnique à Palaiseau.

Contexte - En 2022, la National Ignition Facility (NIF, États-Unis) a démontré pour la première fois un gain net d'énergie en fusion inertielle, une avancée scientifique majeure. Cette percée a depuis motivé de nombreux projets internationaux visant à développer des réacteurs de production électrique bas-carbone fondés sur la fusion par laser. En France, le projet Taranis, sélectionné en mars 2024 dans le cadre du plan France 2030 et porté par la startup GenF, fédère un consortium national associant Thales, le CEA, et le CNRS (via ses 2 laboratoires, le LULI et le CELIA).
Dans ce cadre, le LULI est responsable de plusieurs work packages, dont le développement de sources laser innovantes pour tester des concepts avancés de fusion inertielle, en particulier en géométrie d'attaque directe (direct drive). Cette thèse s'inscrit dans cet effort en explorant l'usage de sources incohérentes à large bande spectrale pour driver l'implosion. L'objectif est d'améliorer le couplage entre l'impulsion laser et la cible tout en limitant les effets indésirables : l'empreinte laser (laser imprinting) et, au cœur de cette thèse, les instabilités paramétriques - la diffusion Raman stimulée et le two-plasmon decay, qui mettent en jeu des ondes de Langmuir, ainsi que la diffusion Brillouin stimulée et le transfert d'énergie entre faisceaux croisés (CBET), qui mettent en jeu la réponse acoustique ionique.

Objectifs scientifiques - Des avancées en technologie des laser à large bande nourrissent l'espoir d'opérer la fusion par confinement inertiel dans un régime largement exempt d'instabilités paramétriques, ouvrant la voie à des implosions plus robustes [Froula et al., Phys. Plasmas 32, 052713 (2025)]. Mais l'efficacité réelle de cette suppression dépend fortement de la nature précise de la source large bande, et pas seulement de sa largeur spectrale : peigne de fréquences discret vs spectre continu, et présence ou non de dispersion spectrale. A cela s’ajoute les effets cinétiques (piégeage électronique, élargissement de l'onde plasma) et les effets de géométrie : propagation en 2D/3D, structure en tavelures du faisceau, qui restent peu explorés car requérants des capacités de simulation importantes.
Cette thèse se propose une analyse cinétique systématique, fondée sur des simulations particle-in-cell (PIC), afin (1) de comparer l'effet de différents types de source large bande sur la croissance et la saturation des instabilités de couplage à 3 ondes (Raman et Bril-louin) ; (2) d’étendre cette analyse à une géométrie inhomogène représentative des conditions réelles d'attaque directe, et en géométrie 2D voire 3D, en tenant compte de la structure spatiale du faisceau (tavelures) et d’une dispersion spectrale ; (3) d’apporter un soutien à la conception et l'interprétation d’expériences menées sur les installations laser du LULI (LULI2000 et Apollon).

Méthodologie - Les études numériques seront menées principalement avec le code de simulation cinétique (PIC) SMILEI, co-développé par le LULI et plusieurs laboratoires du Plateau de Saclay. Elles viendront en appui aux expériences réalisées sur les installations laser du LULI (LULI2000 & Apollon). Des collaborations étroites avec les partenaires du consortium Taranis sont prévues.

Profil recherché :
-Formation : Master ou diplôme d’ingénieur en physique des plasmas, physique de la fusion.
-Compétences techniques :
o Connaissances en physique des plasmas, physique des lasers, interaction laser-matière
o Maîtrise des langages de programmation scientifique (Python requis, C/C++ apprécié)
o Compétences en traitement de données, modélisation physique et analyse expérimentale.
-Qualités personnelles : rigueur, autonomie, aptitude au travail en équipe et à la communication scientifique, bonne maîtrise de l’anglais.

Candidature :
Les candidats (H/F) intéressés doivent envoyer :
· une lettre de motivation,
· un CV détaillé,
· les coordonnées de deux référents scientifiques (enseignants ou chercheurs).

Votre Environnement de Travail

Le CNRS est un acteur majeur de la recherche fondamentale au niveau mondial. Le LULI, laboratoire de référence dans le domaine des lasers intenses, est implanté sur le campus de l’École polytechnique à Palaiseau, ainsi que sur les sites de l'Orme des Merisiers (CEA) et de Sorbonne Université (Jussieu). Il regroupe environ 110 agents (chercheurs, ingénieurs, doctorants) et exploite plusieurs grandes installations expérimentales : LULI2000, Apollon, HERA, XCAN.
Le doctorant sera intégré à l’équipe théorique (TIPS) du LULI, et travaillera en étroite collaboration avec les équipes expérimentales du LULI impliquées dans le projet Taranis.

Contraintes et risques

Des séjours dans les laboratoires partenaires du projet Taranis (CEA/DAM, CELIA, GenF) sont à prévoir, ainsi qu’une participation à des campagnes expérimentales en France comme à l’étranger.

Risques lasers.

Le poste se situe dans un secteur relevant de la protection du potentiel scientifique et technique (PPST), et nécessite donc, conformément à la réglementation, que votre arrivée soit autorisée par l’autorité compétente.

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€

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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