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Etude d’un aimant supraconducteur à structure innovante destiné aux expériences de diffraction des neutrons
Study of an innovative superconducting magnet dedicated to neutron scattering experiments

Spécialité

Electromagnétisme

Niveau d'étude

Bac+5

Formation

Master 2

Unité d'accueil

Candidature avant le

17-04-2017

Durée

6 mois

Poursuite possible en thèse

non

Contact

MADUR ARNAUD
+33 1 69 08 45 57

Résumé/Summary

Etude d’un aimant supraconducteur à structure innovante destiné aux expériences de diffraction des neutrons de la Source Européenne de Spallation ESS en utilisant les techniques les plus récentes en cryogénie, en mécanique, et en supraconductivité appliquée pour générer un champ magnétique de 10 T.

Study of an innovative superconducting magnet dedicated to neutron scattering experiments for European Spallation Source using the most recent cryogenic, mechanical and applied superconductivity techniques to generate a 10 T magnetic field.

Sujet détaillé/Full description

Le Service des Accélérateurs, de Cryogénie et de Magnétisme, le SACM, fait partie de l'Institut de Recherche sur les lois fondamentales de l'Univers du CEA/DRF. Situé à Saclay, ce Service de 75 ingénieurs et 45 techniciens développe et réalise des accélérateurs de particules, des systèmes cryogéniques et des aimants supraconducteurs destinés aux grands instruments de physique. http://irfu.cea.fr/Sacm/

Pour répondre aux demandes des expériences de diffraction de neutrons prévues auprès de la Source Européenne de Spallation ESS à Lund (Suède), l’IRAMIS/LLB et l'IRFU/SACM ont établi le concept très innovant d'un aimant supraconducteur de 10 teslas. La géométrie de l'aimant offrira une combinaison d’ouverture angulaire horizontale et verticale unique au monde. Couplé à l’utilisation d’un grand ensemble de détecteurs, l’instrument offrira des performances plusieurs ordres de grandeur au-dessus des possibilités actuelles. Les techniques les plus récentes en cryogénie, en mécanique et en supraconductivité appliquée seront utilisées pour atteindre des performances magnétiques inégalées à ce jour.

Sur la base du concept établi, une étude approfondie des aspects magnétisme, supraconductivité, cryogénie et construction mécanique est nécessaire. Cette étude se fera en liaison avec l’industrie.

Au sein de l’équipe projet, le stagiaire sera en charge des simulations nécessaires à la rédaction du « Conceptual Design Report (CDR) » :

• Prise de connaissance du projet dans son ensemble et consolidation du cahier des paramètres ;
• Apprentissage des méthodes de simulation numérique utilisées dans le domaine ;
• Etude magnétique, thermique et mécanique sur un modèle 3D ;
• Analyse des phénomènes de « quench » des bobines supraconductrices ;

Le stagiaire sera intégré à l'équipe projet pluridisciplinaire et participera à l'ensemble du plan de développement.
The Department particle accelerators, cryogenics and magnetism (SACM = "Service des Accélérateurs, de Cryogénie et de Magnétisme") is part of the Institue of Research into the Fundamental laws of the Universe (IRFU) of CEA. Located in Saclay, this department of 75 engineers and 45 technicians develops particle accelerators, cryogenic systems and superconducting magnets dedicated to big scale physics instruments ( http://irfu.cea.fr/Sacm/).

IRAMIS/LLB and IRFU/SACM have established an innovative concept of a 10 teslas superconducting magnet to meet the needs of the neutron scattering experiments envisionned for the European Spallation Source in Lund (Sweden). The magnet geometry will provide a unique combination of wide vertical and horizontal aperture. When compared to current technology instruments, this new instrument coupled to a set of detectors will provide better performance of several orders of magnitude. The most recent technologies in cryogenics, mechanics and applied superconductivity will be used to reach high magnetic performance.

From the concept already established, a detailed study on the magnetism, the superconductivity , the cryogeny and the mechanics aspects is necessary. This detailed study will be done with an industrial partner.

With the project team, the intern will be in charge of the simulations required for the generation of the "Conceptual Design Report" and this includes:
• Immersing oneself in the overall project and consolidating the requirements list
• Learning numerical simulation methods used in the superconducting magnet domain
• Performing the magnetic, thermal and mechanical 3D model
• Analysing the "quench" phenomena of the superconducting coils

The intern will be part of the pluridisciplinary project team and will participate to the development plan.

Mots clés/Keywords

Mécanique, Cryogénie, Supraconductivité, Thermique, Mécanique des fluides
Mecanics, Cryogeny, Superconductivity, Thermal Engineering, Fluid Mechanics

Compétences/Skills

Simulations numériques par éléments finis Traitement des données Rédaction de rapport Programmation
Finite element numerical simulations Data analysis Report generation Programming

Logiciels

MATLAB, Mathematica ou autre ANSYS, TOSCA, CAST3M Suite bureautique Windows
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