En utilisant ce site, vous acceptez que les cookies soient utilisés à des fins d'analyse et de pertinence     Oui, j'accepte  Non, je souhaite en savoir plus

L'INSTN a repris ses activités de formation continue en présentiel dans le respect des règles sanitaires et en distanciel, n'hésitez pas à nous contacter pour plus d'information Protocole sanitaire

Sujets de thèse
Filtrer par critères

DRF : Sujet de thèse SL-DRF-20-0653

DOMAINE DE RECHERCHE
Mécanique, énergétique, génie des procédés, génie civil / Sciences pour l’ingénieur
INTITULÉ DU SUJET Français English

tube à gaz pulsé pour la quantronique basse température

RÉSUMÉ DU SUJET

Résumé :

Avec le support d’un financement de la région Rhône alpes Auvergne, le service des basses températures de l’IRIG va développer un système compact de refroidissement à 2 Kelvin (-271°C). Aujourd’hui, les refroidisseurs commerciaux les plus courants de ce type sont des tubes à gaz pulsé, qui sont limités à la température de 3 Kelvin environ et qui nécessitent des puissances électriques importantes, typiquement de plusieurs kW. Notre objectif est à la fois une diminution de la température et une miniaturisation qui permettraient une plus grande facilité d’utilisation de la cryogénie. A titre d’exemple d’applications, dans les laboratoires de recherche, ce système permettra la détection de photons uniques basé sur des détecteurs de nanofils supraconducteurs ou de permettre la recherche sur les ordinateurs quantiques.

Sujet détaillé :

Notre objectif est de pallier le manque de petits réfrigérateurs en concevant un système de refroidissement compact afin de proposer sur le marché un produit nouveau qui permettra de :

• réduire la consommation d’énergie, les nuisances sonores et les coûts

• améliorer l’intégration et la portabilité des systèmes cryogéniques

Le DSBT a les compétences pour réaliser le développement de ce type de refroidisseur. La technologie du réfrigérateur 2 K que nous voulons développer est basée sur une détente Joule Thomson (JT) pré-refroidie par un tube à gaz pulsé haute fréquence (PT). Le pré-refroidissement par un tube à gaz pulsé permet une fabrication aisée et une grande fiabilité. Pour le bloc JT, nous travaillerons dans un premier temps sur une technologie de circulation industrialisable à coût maîtrisé. Le DSBT a une solide expertise dans ces deux domaines avec la réalisation de plusieurs prototypes dont des modèles voués au domaine du spatial. Avec le financement de la région, le DSBT a le financement pour le matériel et le financement d’une thèse.

Le doctorant travaillera sur le système complet JT + PT afin d’en comprendre le fonctionnement, de l’optimiser et d’être capable de le présenter à la communauté scientifique. Son implication en terme d’avancée technologique se fera en concentrant ses efforts de recherche sur le tube à gaz pulsé. Actuellement la machine spatiale développée dans notre laboratoire a une température limite de 20 K. il sera nécessaire d’abaisser cette température vers 10 K pour obtenir les meilleures performances de l’étage JT. Il conviendra aussi de développer un nouveau design de cette machine afin de le rendre évolutif pour les besoins de la thèse.

Les étapes du travail seront :

• évaluer les mécanismes de pertes prédominant dans les tubes à gaz pulsé 20 K

• Proposer et tester des solutions permettant d’abaisser la température de fonctionnement du tube à gaz pulsé

• Optimiser le couplage entre le nouveau tube à gaz pulsé et une boucle JT développée au laboratoire

Les compétences pour cette thèse sont de deux ordres: A la fois des connaissances théoriques sur les bases de la thermodynamique, des échanges thermiques et de la mécanique des fluides afin de pouvoir s’approprier le sujet et d’en comprendre l’enjeu et être force de proposition sur les essais et les modifications de design. D’autre part, le doctorant devra avoir le gout du travail expérimental et de la conception mécanique afin d’apprécier la conception, le montage et le test d’une "manipe" et de comprendre et faire évoluer la réalisation mécanique de l’ensemble. Ces deux volets sont important car cela permettra au doctorant de pouvoir s’approprier le sujet et de réaliser sa thèse ; tout en étant fortement entouré par le laboratoire évidement.

FORMATION NIVEAU MASTER RECOMMANDÉ

master 2

INFORMATIONS PRATIQUES
Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble
DSBT
Laboratoire Cryoréfrigérateurs et Cryogénie Spatiale
Centre : Grenoble
Date souhaitée pour le début de la thèse : 01/09/2020
PERSONNE À CONTACTER PAR LE CANDIDAT

thomas prouvé  

CEA
_Archive_DRF
IRIG DSBT
CEA Grenoble
17 avenue des marthyrs
38054 Grenoble

Téléphone : +33 4 38 78 97 25

UNIVERSITÉ / ÉCOLE DOCTORALE
Université Grenoble Alpes
IMEP2: Ingénierie - Matériaux - Environnement - Energétique - Procédés - Production
EN SAVOIR PLUS
DIRECTEUR DE THÈSE

Jean Marc duval

CEA
_Archive_DRF
IRIG DSBT
CEA Grenoble
17 avenue des marthyrs
38054 Grenoble