Les sujets de thèses

Dernière mise à jour : 29-05-2017

2 sujets IRFU

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• Physique des accélérateurs

 

Dynamique des faisceaux de particules pour les upgrades du LHC

SL-DRF-17-0841

Domaine de recherche : Physique des accélérateurs
Laboratoire d'accueil :

Service des Accélérateurs, de Cryogénie et de Magnétisme (SACM)

Laboratoire d'Etudes et de Développements pour les Accélérateurs (LEDA)

Saclay

Contact :

Barbara Dalena

Olivier NAPOLY

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-10-2017

Contact :

Barbara Dalena

CEA - DSM/IRFU/SACM/LEDA

+33169086197

Directeur de thèse :

Olivier NAPOLY

CEA - DSM/IRFU/SACM

(33) 1 69 08 84 52

Voir aussi : http://dalena.web.cern.ch/dalena

Voir aussi : http://irfu.cea.fr/Sacm/Phocea/Vie_des_labos/Ast/ast_groupe.php?id_groupe=295

Voir aussi : www.cern.ch

Inauguré en 2008, le LHC est à ce jour le plus grand et le plus puissant accélérateur de particules au monde. Pour poursuivre l'exploitation et augmenter les performances de cette machine, des changements sont planifiés: une nouvelle configuration, appelée High Luminosity LHC (Haute Luminosité LHC) et un nouvel anneau d’environ 100 km (Future Circulars Colliders FCC), qui dépendent d'avancées technologiques décisives. En particulier les aimants seraient construits en technologie Nb3Sn, qui permettrait d’augmenter le champ magnétique et leur ouverture. La qualité du champ (l’homogénéité) de cette nouvelle technologie va influencer la dynamique du faisceau. Des concepts avancés de modélisation et simulation doivent être pris en compte dans la conception des nouveaux accélérateurs car des imperfections même très faibles pourraient avoir un impact important, en particulier, sur la dynamique à long terme de l’anneau de 100 km. Dans les études numériques et dans les simulations des accélérateurs circulaires, l’intégration symplectique fournit un outil essentiel pour étudier le comportement à long terme de la dynamique de particules. L'intégration symplectique est une façon de résoudre les équations différentielles numériquement en reformulant le problème en termes de « cartes de transfert ». Les avantages de cette approche par rapport aux algorithmes largement utilisés comme le Runge-Kutta sont liés au fait qu’elle est symplectique et qu’elle demande moins de temps de calcul. Le calcul des cartes de transfert non linéaires de particules chargées est possible au moyen de techniques avancées d'algèbre. Les éléments des accélérateurs peuvent avoir une contribution non négligeable liée aux non linéarités, ce qui est en particulier le cas des aimants supraconducteurs de grande ouverture. L'inclusion de ces effets exige un modèle détaillé et réaliste du champ magnétique des aimants, y compris de ses champs de fuites.

« Optimisation des sources d’ions légers de haute intensité »

SL-DRF-17-0960

Domaine de recherche : Physique des accélérateurs
Laboratoire d'accueil :

Service des Accélérateurs, de Cryogénie et de Magnétisme (SACM)

Laboratoire d'Etudes et de Développements pour les Accélérateurs (LEDA)

Saclay

Contact :

Olivier TUSKE

Date souhaitée pour le début de la thèse :

Contact :

Olivier TUSKE

CEA - DRF/IRFU/SACM/LEDA

+33 1 69 08 68 20

Directeur de thèse :

-

Depuis plusieurs années, le CEA développe des sources de faisceaux intenses d’ions légers à partir de plasmas générés par résonance cyclotronique électronique (ECR). Son expérience, mondialement reconnue, lui a permis de prendre en charge la fabrication des sources et injecteurs de protons ou de deutons pour des grands projets internationaux tels que IFMIF, FAIR et Spiral2.

Grâce à leurs performances, en particulier l’intensité du faisceau délivré et la fiabilité, ces sources sont recherchées pour les futures sources intenses de neutrons (pour les études de matériaux des réacteurs de fusion, les expériences utilisant la diffraction neutronique par exemple), les projets de réacteurs nucléaires pilotés par accélérateurs ou pour le traitement du cancer par capture de neutrons sur le bore.

Les travaux réalisés au cours de cette thèse mèneront à une meilleure connaissance des phénomènes physiques mis en jeu comme l’interaction de l’onde radiofréquence avec le plasma et le confinement magnétique. L’amélioration des connaissances permettra d’optimiser la qualité des faisceaux issus des sources ECR (émittance, stabilité, reproductibilité et pureté ionique). Elle permettra également de porter l’intensité extraite au-delà des records actuels. Des sources plus compactes et un meilleur rendement sont également attendus.

Ce programme est très ambitieux et ne pourra être validé que par de nombreuses mesures expérimentales réalisées sur le site de Saclay soit sur le plasma lui-même, soit sur les faisceaux extraits avec des diagnostics dédiés.

La maitrise des hautes intensités est une des clés du futur dans le domaine des accélérateurs. C’est pourquoi ces sources d’ions innovantes contribueront donc à renforcer la position du CEA parmi les leaders mondiaux dans le domaine des sources d’ions légers et des accélérateurs de particules.
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