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Doctorant (H/F) en physico chimie des matériaux face aux plasma

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

Date Limite Candidature : mardi 23 juillet 2024 23:59:00 heure de Paris

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Informations générales

Intitulé de l'offre : Doctorant (H/F) en physico chimie des matériaux face aux plasma
Référence : UPR3079-MARBAR1-008
Nombre de Postes : 1
Lieu de travail : ORLEANS
Date de publication : mardi 2 juillet 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 : Chimie des matériaux, nanomatériaux et procédés

Description du sujet de thèse

Titre de la thèse :Microstructure du Tungstène irradié en conditions proches des tokamaks

La production d’énergie est un enjeu majeur pour le futur. Parmi les concepts explorés aujourd’hui, la fusion, avec la réaction impliquant le deutérium (D) et le tritium (T) présente de nombreux avantages. La réaction de fusion a pu être générée dans des réacteurs de type Tokamak où elle est provoquée dans un plasma chauffé et confiné par champs magnétiques.
Cependant la mise en œuvre d’une telle réaction dans un tokamak est soumise au développement de matériaux susceptibles de résister aux conditions extrêmes de fonctionnement (irradiations, hautes températures..). Le tungstène a été choisi pour recouvrir le « divertor » dans ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor) en cours de construction et les parois dans le démonstrateur DEMO [1]. Ce matériau fera face aux flux d’hélium et d’hydrogène (deutérium et tritium) et de neutrons de fortes énergies présents dans le plasma, à des températures qui pourront atteindre plus de 1000°C. Des études ont montré que l’irradiation aux neutrons produits endommagent le tungstène. Des défauts de type lacunaire et interstitiel sont générés par déplacements atomiques. Dans ce travail nous nous focaliserons sur l’effet de la dose d’endommagement et de la température sur leur nature et densité. Des irradiations aux ions tungstène seront réalisées pour simuler les irradiations aux neutrons et différentes techniques de caractérisation seront utilisées pour évaluer au plus complètement possible la distribution des défauts induits en fonction de la dose d’endommagement et de la température
- Spectroscopie d’annihilation de positons (PAS) pour sonder les défauts lacunaires dans les matériaux
- Microscopie électronique en transmission (MET)
- Diffraction des rayons X (DRX)
- Spectrométrie de masse des ions secondaires

Certains échantillons de tungstène irradiés seront exposés à des plasmas (He, D) à faibles flux (dispositif PIMAT au CEMHTI) ou à fort flux dans le tokamak WEST (Cadarache).
Ce travail a déjà été initié au sein du CEMHTI qui possède un ensemble d’outils d’intérêt majeur pour ces études. De plus ce travail se déroulera dans le cadre européen du projet EUROFUSION (2021-2027) au sein duquel le CEMHTI fait partie d’un groupe travail IREMEV (Integrated Radiation effects modelling and Experimental Validation) dont l’objectif est de modéliser le comportement des matériaux utilisés dans les tokamaks. Dans ce cadre le CEMHTI est impliqué dans les études expérimentales nécessaires pour valider les modèles développés. De plus le CEMHTI fait partie des acteurs de la Fédération de recherche fusion par confinement magnétique (FCM/ITER).

[1] https://euro-fusion.org/eurofusion/roadmap/

Contexte de travail

Le CEMHTI (laboratoire Conditions Extrêmes pour les Matériaux : haute température et irradiation) est une unité propre de recherche du CNRS répartie sur deux sites (Haute température et Cyclotron) regroupant une centaine de personnes. Le laboratoire développe des expertises et des outils originaux sur le plan national et international pour étudier notamment les propriétés physico-chimiques des matériaux en conditions extrêmes.
Le Chercheur (H/F) sera affecté, dans l’équipe Défauts, Impuretés, Interfaces, Irradiation (DEFI3R). Il/elle bénéficiera de l’utilisation des accélérateurs de la plateforme Faisceaux de particules [1] (i) l’accélérateur Pelletron qui génère un faisceau d’ions (0.5-3 MeV) et permet de créer des défauts par ionisation et/ou déplacements atomiques ou de mettre en œuvre des analyses telles que RBS, NRA. (ii) Un accélérateur de positons lents qui permet de détecter les profils en profondeur des signatures d’annihilation des positons dues à des défauts de type lacunaire.
Pour compléter les conditions d’irradiations, la plateforme EMIR&A sera utilisée, en particulier les ions lourds.
Pour compléter les caractérisations il/elle utilisera les outils de la plateforme MACLE située sur le campus d’Orléans (MET, MEB/EDX, EBSD, FIB), bénéficiera de la collaboration avec le laboratoire IRCER (Limoges) pour des mesures DRX et avec le laboratoire GEMAC (Versailles) pour des analyses SIMS.

Date limite de candidature fixée au 22/07/2024

Contraintes et risques

Travail sous rayonnements ionisants : une formation sur la radioprotection sera dispensée en interne.

Informations complémentaires

Ces travaux seront réalisés dans le cadre du Projet Européen EUROFUSION.