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Doctorant en énergétique (H/F)

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

Date Limite Candidature : jeudi 18 avril 2024

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Informations générales

Intitulé de l'offre : Doctorant en énergétique (H/F)
Référence : UPR3021-ISAZOL-072
Nombre de Postes : 1
Lieu de travail : ORLEANS
Date de publication : vendredi 19 janvier 2024
Type de contrat : CDD Doctorant/Contrat doctoral
Durée du contrat : 36 mois
Date de début de la thèse : 1 octobre 2024
Quotité de travail : Temps complet
Rémunération : La rémunération est d'un minimum de 2135,00 € mensuel
Section(s) CN : Interactions, particules, noyaux du laboratoire au cosmos

Description du sujet de thèse

Le sujet de la thèse « Étude cinétique chimique détaillée de la chimie aromatique riche en combustibles par des techniques de tube à choc à impulsion unique ».
Les matières particulaires sont générées comme sous-produit de la combustion des combustibles fossiles ou de nouveaux carburants alternatifs (biocarburants, carburant durable d'aviation, etc.) et représentent un des polluants les plus nocifs pour l'environnement (réchauffement climatique) et la santé humaine. Le développement d'appareils de combustion plus propres est la seule solution pour réduire les émissions de particules et dépend de la description détaillée de la chimie impliquée dans la formation des nanoparticules de carbone (CNP). En plus, la formation de CNP modifie fortement les propriétés radiatives et la propagation des flammes. Les études de sécurité industrielle doivent donc inclure ce phénomène afin d'évaluer correctement les risques et les techniques d'atténuation qui y sont associées. D'autre part, la chimie associée à la formation de nanoparticules, en particulier des hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP), principaux précurseurs à l'état gazeux des particules, est encore mal comprise, ce qui limite notre capacité à améliorer la conception des dispositifs de combustion.
Dans le but de clarifier les processus complexes qui conduisent à la formation des structures primaires solides et dans le cadre du programme de recherche FUN-PM, financé par la Commission européenne (ERC Starting Grant, 2018-2024), la chimie détaillée de la formation des HAPs dans des conditions pyrolytiques (absence d'oxygène) était clarifiée dans les travaux expérimentaux et de modélisation séquentiels réalisés à ICARE sur la base d'un tube à choc haute pureté à impulsion unique et de la chromatographie en phase gazeuse (CPG) [1-12]. Les tubes à choc sont des appareils expérimentaux où la température et la pression sont portées à des conditions de réaction bien définies au moyen d'ondes de choc. Dans les flammes, la présence d'oxygène modifie la chimie des HAPs par rapport aux conditions pyrolytiques par i) la formation d'intermédiaires issus de l'oxydation du combustible et des mécanismes de croissance associés ; ii) l'oxydation des molécules des HAPs en composés oxygénés (OHAPs). Mais la littérature sur ces mécanismes clés est encore rare. Les activités de recherche proposées se concentreront sur une étude expérimentale détaillée de la chimie en conditions riches en combustible (rapport d'équivalence de 2 à 10) des carburants aromatiques dans des conditions de haute pression et de haute température obtenues en tube à choc. Différents composants et mélanges de combustibles seront examinés, afin de sonder les principaux mécanismes de décomposition et de croissance moléculaire des combustibles. Les distributions de produits mesurées par CPG, y compris les HAPs et les OHAPs, constitueront les cibles pour la validation d'un modèle cinétique chimique détaillé. Les mesures expérimentales en laboratoire seront complétées par des campagnes expérimentales sur des synchrotrons en tirant parti d'un tube à choc miniaturisé innovant récemment construit à ICARE et de diagnostics avancés tels que la spectrométrie de masse i2PEPICO à SOLEIL [13]. L’étudiant participera activement à ces campagnes.
La combinaison d'expériences et de simulations mettra en lumière les différentes voies de réaction vers les précurseurs de particules jusqu'à trois cycles, en particulier en confirmant ou en rejetant le rôle des OHAPs. Le modèle cinétique constituera également la base de modèles CNP complets à utiliser pour des simulations précises de la formation de particules dans les flammes pour les recherches liées à la sécurité ou dans les dispositifs de combustion pour l'optimisation de la conception des moteurs et turbines et la reformulation des carburants, dans le but de mettre en œuvre des solutions plus sûres et propres.

Contexte de travail

La thèse se déroulera au CNRS, dans le laboratoire ICARE (UPR3021) situé sur le campus du CNRS à Orléans. La thèse sera dirigée par Dr. Andrea Comandini et financé par une bourse de la Région Centre-Val de Loire. ICARE est une unité propre du CNRS. Il compte environ 80 membres dont 33 chercheurs et Enseignants-Chercheurs dont les thèmes de recherche principaux sont la combustion, la conversion d'énergie, la chimie environnementale et la propulsion spatiale.
Le CNRS est le Centre National de la Recherche Scientifique, institution pluridisciplinaire internationalement reconnue pour l'excellence de ses activités de recherche liées aux défis communs de nos sociétés modernes. ICARE est un laboratoire leader mondial dans le domaine de la cinétique chimique. Dr. Andrea Comandini, responsable de l’équipe « cinetique et dynamique des systemes energetiques », a commencé à travailler dans le domaine de la cinétique chimique avec tubes à chocs en 2003. En 2017, il a reçu une bourse ERC Starting Grant, FUN-PM, pour des travaux sur la chimie des nanoparticules, y compris le développement de nouvelles techniques expérimentales telles que le tube à choc à impulsion unique et le tube à choc miniaturisé à taux de répétition élevé pour les études sur la chimie des HAP. Le travail de thèse sera effectué dans un environnement international avec l'appui de scientifiques expérimentés et de post-doctorats et en collaboration avec d'autres groupes de recherche dans le monde entier (France, Suisse, Allemagne, USA, Italie). La thèse sera rattachée à l’école doctorale « Énergie, Matériaux, Sciences de la Terre et de l'Univers » (EMSTU) de l'Université d'Orléans.


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 du MESR.

Contraintes et risques

Déplacement de courtes durées en France et à l'étranger pour la réalisation d'expériences. Déplacement à l'étranger pour présentation des travaux dans des congrès internationaux.
Travaux en laboratoire avec des produits chimiques et des installations expérimentales à haute pression (tube à choc).