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Dernière mise à jour : 17-09-2019


 

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

SL-DRF-19-0878

Domaine de recherche : Energie, thermique, combustion, écoulements
Laboratoire d'accueil :

Département des Accélérateurs, de Cryogénie et de Magnétisme (DACM)

Laboratoire Cryogénie et Stations d'Essais (LCSE)

Saclay

Contact :

Walid ABDEL MAKSOUD

Bertrand BAUDOUY

Date souhaitée pour le début de la thèse :

Contact :

Walid ABDEL MAKSOUD

CEA - DRF/IRFU/DACM/LCSE

Directeur de thèse :

Bertrand BAUDOUY

CEA - DRF/IRFU/DACM/LCSE

0169084207

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.

• Energie, thermique, combustion, écoulements

 

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