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Sujets de thèse
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DRF : Sujet de thèse SL-DRF-19-0878

DOMAINE DE RECHERCHE
Energie, thermique, combustion, écoulements / Sciences pour l'ingénieur
INTITULÉ DU SUJET Français English

Etude et modélisation des phénomènes thermo-hydrauliques résultant du quench d’un aimant supraconducteur refroidi en hélium supercritique

RÉSUMÉ DU SUJET

De nos jours, les aimants supraconducteurs sont de plus en plus utilisés pour des applications liées à l'énergie du futur. En effet, ils sont un des principaux composant des machines nommées "Tokamak" dont l'objectif est de transformer un jour l'énergie de la réaction de fusion thermonucléaire en électricité. Afin d'être supraconducteurs et de permettre le transport de fortes densités de courant, ces aimants sont refroidis par de l'hélium supercritique à une température de 5 K. Cependant, un dysfonctionnement ou défaut sur l’aimant peut engendrer un apport de chaleur ponctuel sur le conducteur et le faire transiter de son état supraconducteur vers un état résistif normal. Lorsque le conducteur transite vers l’état résistif, le fort courant qui le traverse induit alors un fort dépôt de puissance par effet joule qui chauffe encore plus le conducteur et crée une réaction en chaine le faisant transiter rapidement de proche en proche. Cette réaction en chaine de transition du conducteur de l’état supra vers l’état résistif est appelée « Quench ». Dans le cadre d'une collaboration entre l'Europe et le Japon, 20 aimants supraconducteurs du Tokamak JT60SA ont été testés au CEA Saclay dans leurs conditions nominales de fonctionnement (25 kA et 5 K). Des expériences de quench ont alors été menées sur chaque aimant. Le travail de thèse consistera dans un premier temps à analyser les données expérimentales résultant de ces expériences et identifier les phénomènes physiques intervenant lors du quench. Dans un second temps, le doctorant pourra proposer et réaliser de nouvelles expériences complémentaires lui permettant de mieux cerner les phénomènes thermo hydrauliques en jeux. Pour finir, le doctorant devra créer un modèle numérique capable de reproduire et de prédire le comportement des aimants lors d'une expérience de quench. Ce modèle sera implémenté dans des logiciels industriels existants.

INFORMATIONS PRATIQUES
Institut de recherche sur les lois fondamentales de l'univers
Département des Accélérateurs, de Cryogénie et de Magnétisme
Laboratoire Cryogénie et Stations d'Essais
Centre : Saclay
PERSONNE À CONTACTER PAR LE CANDIDAT

Walid ABDEL MAKSOUD  

CEA
DRF/IRFU/DACM/LCSE
CEA Saclay
DRF/Irfu/DACM
Bâtiment 123
91191 Gif-sur-Yvette

UNIVERSITÉ / ÉCOLE DOCTORALE
Paris-Saclay
PHENIICS
DIRECTEUR DE THÈSE

Bertrand BAUDOUY

CEA
DRF/IRFU/DACM/LCSE
CEA Saclay
DRF/Irfu/DACM
Bâtiment 123
91191 Gif-sur-Yvette