Conception de composants face au plasma pour la machine WEST H/F
Stage Saint-Paul-lès-Durance (Bouches-du-Rhône)
Description de l'offre
Détail de l'offre
Informations générales
Entité de rattachement
Le CEA est un acteur majeur de la recherche, au service des citoyens, de l'économie et de l'Etat.Il apporte des solutions concrètes à leurs besoins dans quatre domaines principaux : transition énergétique, transition numérique, technologies pour la médecine du futur, défense et sécurité sur un socle de recherche fondamentale. Le CEA s'engage depuis plus de 75 ans au service de la souveraineté scientifique, technologique et industrielle de la France et de l'Europe pour un présent et un avenir mieux maîtrisés et plus sûrs.
Implanté au cœur des territoires équipés de très grandes infrastructures de recherche, le CEA dispose d'un large éventail de partenaires académiques et industriels en France, en Europe et à l'international.
Les 20 000 collaboratrices et collaborateurs du CEA partagent trois valeurs fondamentales :
• La conscience des responsabilités
• La coopération
• La curiosité
Référence
2025-38237Description de l'unité
L'Institut de Recherche sur la Fusion par Confinement Magnétique est l'un des départements de la Direction de la Recherche Fondamentale du CEA. Depuis plus de 50 ans, son rôle est de mener des recherches sur une nouvelle source d'énergie : la fusion par confinement magnétique, en s'associant avec le programme Fusion européen. L'IRFM est installé sur le Centre CEA de Cadarache. Les activités de L'IRFM sont structurées autour de trois axes de recherches de développement :
- contribuer à la réalisation du projet ITER et ceux de l'Approche Elargie (tokamak JT-60SA principalement),
- préparer l'opération scientifique d'ITER, à travers des activités d'expérimentation et de contrôle, ainsi que de théorie et de modélisation,
- établir les bases du futur réacteur de fusion.
Ces activités sont intimement connectées à un effort tout particulier de formation des générations futures de physiciens et de technologues de la fusion. L'IRFM a à sa disposition de nombreuses plateformes de R&D et de tests, dont le tokamak WEST (pour Tungsten (w) Environnement Steady-State Tokamak), transformation de Tore Supra en banc de test pour ITER, le nouveau tokamak du CEA va permettre de tester l'un des composants clé d'ITER et de poursuivre les recherches en physique des plasmas, dans un contexte international grâce aux nombreuses collaborations mises en place.
Description du poste
Domaine
Mécanique et thermique
Contrat
Stage
Intitulé de l'offre
Conception de composants face au plasma pour la machine WEST H/F
Sujet de stage
L'objectif du stage, d'une durée de 6 mois, est d'appliquer avec la démarche de conception thermo-mécanique appliquée à des composants de réacteur de fusion nucléaire.
Durée du contrat (en mois)
4 à 6 mois
Description de l'offre
Ce stage s'inscrit dans la recherche pour la production d'énergie via la réaction de fusion par confinement magnétique. Le tokamak WEST a pour mission d'accompagner ITER techniquement et expérimentalement. Dans les machines de fusion magnétique, certains composants doivent résister à des forts flux de chaleur, ce sont les composants face au plasma. Dans ce cadre, il est apparu au cours des dernières campagnes expérimentales menées dans WEST qu'une partie de ces composants pouvait être source de limitations opérationnelles. Ces composants sont ceux sur lesquels le plasma est en interaction pendant les premiers instants des expériences.
Une surveillance partielle de ces composants est assurée par une caméra infrarouge, et quelques thermocouples, permettant de mesurer la température de surface.
Le but du stage sera de contribuer à la proposition d'un nouveau design de composants, afin de préparer leur évolution future.
Les principales étapes de ce stage sont :
• Définition des flux de chaleur attendus sur ces composants à partir de données expérimentales
• Définition de la forme du composant faisant face au plasma, afin d'être compatible avec les flux de chaleur attendus vis-à-vis des limites opérationnelles du composant conçu
• Définition de la localisation de thermocouples, afin d'assurer le suivi du composant en opération
La réalisation de ces étapes s'appuiera sur l'utilisation d'outils numériques tel que : notre code interne « PFCflux » (logiciel de calcul permettant de définir les flux de chaleur en surface des composants face au plasma), ANSYS et Space Claim. Le calcul thermo-mécanique des composants sera réalisé à l'aide du logiciel de calcul par éléments finis ANSYS, et la CAO sera traité avec l'outil intégré Space Claim (éventuellement avec Catia V5 si besoin).
L'objectif du stage est ainsi de permettre au stagiaire de se familiariser avec la démarche de conception thermo-mécanique, depuis l'acquisition de données expérimentales jusqu'à la réalisation d'un modèle de conception permettant de répondre aux spécifications techniques.
Nature du travail à réaliser par l'étudiant :
Le travail consistera à :
1. Prise en main du logiciel PFCFlux
2. Formation à l'exploitation des films issus des caméras infra-rouge, et à l'acquisition de température via les thermocouples embarqués.
3. Synthèse des spécifications.
4. Simulation thermique et optimisation.
5. Intégration de thermocouples dans la CAO.
Moyens / Méthodes / Logiciels
ANSYS & Sapce Claim, Python, Catia éventuellement
Profil recherché
Profil du candidat
Ingénieur / master en mécanique, avec une spécialisation en simulation numérique / simulation thermique