Publiée le 16 juin
Mission du poste
Les aimants supraconducteurs à haute température (HTS) peuvent constituer une avancée majeure pour la fusion nucléaire, en permettant le développement de réacteurs plus compacts et économiquement viables à densité de puissance élevée. Leur conception soulève encore néanmoins des défis physiques et technologiques majeurs, et le besoin en modélisation numérique n'a jamais été aussi crucial pour progresser vers leur exploitation. Parmi les défis à relever celui de l’extraction de puissance reste crucial et encore mal maîtrisé car les flux de chaleur en régime stationnaire pourraient dépasser les limites technologiques des composants face au plasma (PFC). Différentes stratégies permettent d’opérer le tokamak dans des régimes dits dissipatifs. L’injection d’impuretés (Néon, Argon) permet de dissiper l’énergie en périphérie, mais au prix d’une pollution du plasma. Dans ce cadre, le régime dit de plasma détaché est particulièrement intéressant étant caractérisé par la forte réduction de la température plasma à la paroi, jusqu’à la recombinaison du plasma en une couche d’atomes et molécules protégeant les PFC du plasma chaud central. Si obtenir un tel régime de fonctionnement est relativement simple, son contrôle reste un des défis importants pour des machines à forte puissance. En particulier, des variations de puissance traversant la séparatrice peuvent provoquer des transitoires où la couche neutre devant la paroi s’ionise à nouveau, réattachant le plasma et risquant d’endommager les PFC . Il est donc crucial de développer des méthodes de contrôle réactives , capables d’agir dans des délais adaptés pour protéger les PFC en continu . Ce temps de réaction dépend directement du temps d’ionisation des neutres devant la paroi —le « burn-through » —lors d’un transitoire de puissance. Cette thèse vise à étudier ces régimes par la modélisation numérique et à prédire en particulier les échelles de temps des transitoires de puissance et optimiser le régime de plasma détaché en régime stationnaire pour maximiser ce temps de « burn-through ». L’objectif ultime serait d’atteindre un état où les neutres ne s’ionisent jamais totalement pendant un transitoire, permettant une absorption passive des perturbations. Pour y parvenir, deux niveaux de modélisation seront considérés : une modélisation basée sur des simulations premiers principes avec le code SOLEDGE3X-EIRENE (co-développé par AMU-CNRS-ECM et le CEA-IRFM), afin de réaliser des simulations réalistes, et une modélisation basée sur le développement de modèles réduits, permettant des études paramétriques et l’extrapolation des résultats vers différentes machines. Nous recherchons un candidat titulaire d'un master ou diplôme d'ingénieur en physique des plasmas, mathématiques appliquées ou mécanique des fluides. Le candidat recherché doit avoir le goût pour la recherche, le travail en équipe et les collaborations internationales. Le M2P2 est un laboratoire à la pointe de la recherche au niveau national et international dans le domaine de la modélisation et de la simulation numérique autour des grands enjeux sociétaux comme l'énergie, les transports ou l'environnement
