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Sujets de thèse
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DRF : Sujet de thèse SL-DRF-19-0768

DOMAINE DE RECHERCHE
Electromagnétisme - Electrotechnique / Sciences pour l'ingénieur
INTITULÉ DU SUJET Français English

Contribution au développement d'aimants d'accélérateur à grande ouverture et fort gradient utilisant des matériaux supraconducteurs à haut champ magnétique

RÉSUMÉ DU SUJET

Alors que le grand collisionneur de hadrons (Large Hadron Collider : LHC) du CERN est en phase d’exploitation, la communauté européenne des physiciens des particules a déjà lancé des études de conception pour un collisionneur circulaire (Future Circular Collider : FCC) avec une énergie de collision d’environ 100 TeV qui succéderait au LHC (14 TeV) et permettrait à l’Europe de conserver son leadership en terme de recherche en physique des hautes énergies. Dans les zones d’interaction (collision) de cet accélérateur, quelques aimants quadripolaires spéciaux sont nécessaires afin d’augmenter la luminosité de la machine, en d’autres termes, augmenter le nombre de collisions par unité de temps et ainsi la statistique associée pour la découverte de nouvelles particules. Ces aimants doivent générer un gradient de champ magnétique fort dans un trou de champ (ouverture) le plus grand possible. Les matériaux supraconducteurs à haut champ magnétique (High Field Superconductors HFS ou High Temperature Superconductors HTS) pourraient trouver ici une utilité justifiant leur surcoût comparé à des matériaux supraconducteurs plus usuels (Low Temperature Superconductors : LTS).

Il est proposé de démontrer la faisabilité d’un aimant quadripolaire d’interaction atteignant un gradient de champ magnétique de 150 T/m à 200 T/m dans des ouvertures de 150 mm à 210 mm de diamètre. Pour de tels aimants, le développement de techniques de bobinage, l’optimisation magnétique, géométrique et mécanique ainsi que le choix d’une isolation adaptée et des études approfondies de la protection sont nécessaires.

Le travail proposé lors de la thèse est de concevoir, en lien avec l’équipe du DACM, un aimant quadripôlaire répondant aux besoins des accélérateurs. Une partie design en lien avec les moyens de fabrication sera indispensable mais le thésard pourra se focaliser sur un des différents aspects nécessaires à la réalisation de ce type d’aimant. Il pourra par exemple étudier plus précisément la fabrication, l’isolation ou encore la protection de ce genre d’aimant.

Le thésard devra tout d’abord s’impliquer dans la conception de l’aimant en y intégrant tous les aspects scientifiques et technologiques : conception magnétique et mécanique, refroidissement cryogénique, problèmes inhérents aux conducteurs HFS (réalisation, protection, isolation …).

Il devra ensuite valider les concepts étudiés lors de cette première phase par des expériences sur des prototypes à échelle réduite.

FORMATION NIVEAU MASTER RECOMMANDÉ

Electricité et magnetisme

INFORMATIONS PRATIQUES
Institut de recherche sur les lois fondamentales de l'univers
Département des Accélérateurs, de Cryogénie et de Magnétisme
Laboratoire d'Etudes des Aimants Supraconducteurs
Centre : Saclay
Date souhaitée pour le début de la thèse : 01/10/2019
PERSONNE À CONTACTER PAR LE CANDIDAT

Thibault LECREVISSE  

CEA
DRF/IRFU/DACM/LEAS
CEA centre de Saclay, Bât. 123 Pièce 313b, 91191 Gif-sur-Yvette cedex

Téléphone : 00169086827

UNIVERSITÉ / ÉCOLE DOCTORALE
Grenoble INP
Electronique, Electrotechnique, Automatique, Traitement du Signal (EEATS)
DIRECTEUR DE THÈSE

Pascal TIXADOR

CNRS
LEG/CRTBT 25 Avenue des Martyrs BP 166