← Retour aux offres

Développement d'un nouveau module de calcul de tracé de rayon pour la modélisation des sources plasma dans les machines de fusion nucléaires

Postée le 04 déc.

Lieu : CEA Centre de Cadarache, 13108 Saint Paul Lez Durance · Contrat : Stage · Rémunération : A négocier

Société : CEA /IRFM Centre de Cadarache

L'Institut de Recherche sur la Fusion par confinement Magnétique (IRFM) 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 (International Themonuclear Experimental Reactor) et ceux de l'Approche Elargie
- 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 des composants clé d'ITER : les PFU (Plasma Facing Unit) et de poursuivre les recherches en physique des plasmas, dans un contexte international grâce aux nombreuses collaborations mises en place.

Description du poste

Dans les machines de fusion nucléaire constituée principalement de matériaux métalliques, hautement réfléchissant, la trajectoire des rayons lumineux suit un chemin complexe, difficilement intuitif, notamment à cause des multiples réflexions et de la géométrie de la machine.
Cela va impacter à la fois (1) l'interprétation des diagnostics optiques (spectromètre, imageur visible et infrarouge) en rajoutant un flux parasite (dégradation du rapport signal sur bruit) mais également (2) la répartition de la puissance radiative du plasma sur la première paroi. En particulier, cela peut affecter de manière inattendue certains composants critiques, qui ne sont pas directement exposés au flux radiatif du plasma. Une autre difficulté est la variation des états de surface de la première paroi au fur et à mesure des opérations plasma qui va modifier le modèle de réflectance et donc le trajet lumineux.
Pour anticiper et prédire le comportement du trajet lumineux pour différents états de surface, un code de tracé de rayon a été développé sur carte graphique accélérée (GPU). Actuellement, le code prend en compte la modélisation de sources thermiques et la propagation du rayon dans un milieu vide (sans atténuation du milieu)
L'objectif du stage est de développer et d'intégrer un nouveau module de calcul dans ce code de tracé de rayon Monte Carlo incluant:
• La modélisation des sources volumiques d'émission visible et infrarouge (plasma, Bremsstrahlung)
• Modélisation d'un milieu absorbant
• Calcul de la puissance radiative sur le mur
Le travail du stagiaire consistera à :
1. Développement du nouveau module de modélisation de source volumique et capteur 3D dans le code de tracé de rayon
2. Validation du code avec le logiciel de tracé de rayon ANSYS-SPEOS
3. Application sur le tokamak WEST et comparaison sur des images expérimentales (chocs fortement radiatifs)
4. Application au future tokamak ITER pour l'évaluation de l'impact de l'émission Bremsstrahlung sur la mesure infrarouge. Ce travail s'inscrit également dans le cadre d'une tâche européenne (WP-PrIO dédiée à la préparation des opérations ITER)
Le stagiaire travaillera étroitement avec un ingénieur développement C/C++ GPU pour l'intégration du module dans le code existant et avec un étudiant en thèse pour la partie physique

Profil recherché

développement C/C++, optique, ray tracing

Pour postuler :

Envoyer votre candidature (CV + lettre de motivation) à marie-helene.aumeunier@cea.fr