2 sujets /DACM/LEAS

Dernière mise à jour : 30-06-2022


 

Contribution au développement d’aimants dipolaires d’accélérateur très haut champ utilisant des matériaux supraconducteurs à haute température critique de type REBCO

SL-DRF-22-0798

Domaine de recherche : Electromagnétisme - Electrotechnique
Laboratoire d'accueil :

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

Laboratoire d’Etudes des Aimants Supraconducteurs (LEAS)

Saclay

Contact :

Thibault LECREVISSE

Pascal TIXADOR

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-10-2022

Contact :

Thibault LECREVISSE
CEA - DRF/IRFU//LEAS

+33 (0)1 69 08 68 27

Directeur de thèse :

Pascal TIXADOR
CNRS Institut Néel, G2ELAB Université de Grenoble Alpes -

04 76 88 79 49

Page perso : https://www.researchgate.net/profile/Thibault-Lecrevisse

Labo : https://irfu.cea.fr/dacm/index.php

Voir aussi : https://anr.fr/Projet-ANR-14-CE05-0005

Afin d’augmenter les performances des futurs accélérateurs de particules, des électro-aimants supraconducteurs à haut champ (supérieurs à 16 T) à base de REBCO sont étudiés. Le LEAS du CEA Paris-Saclay a participé à deux projets importants en collaboration avec le CERN et d’autres laboratoires européens (EUCARD et EUCARD2) pour le développement des dipôles très haut champ utilisant des matériaux supraconducteurs dits à haute température critique (SHTc) de seconde génération de type REBCO (RE, pour Rare Earth, étant une terre rare comme l’Yttrium). Le retour d’expérience sur ces deux projets a montré la nécessité d’améliorer la conception et la protection de ces aimants lorsque survient un ‘quench’. En effet l’endommagement est récurrent lors d’une transition résistive ou ‘quench’ (passage de l’état supraconducteur à l’état résistif) à cause d’une augmentation de température très localisée. Une technique innovante de bobinage MI (Métalliquement Isolé) a été utilisée pour la réalisation d’un solénoïde SHTc qui a atteint la valeur record mondial de 32,5 T (dans un aimant résistif générant 18 T) et a survécu à un quench à cette valeur. Ces résultats prometteurs nous poussent à étudier cette solution pour les aimants dipolaires très haut champ (> 16 T) d’accélérateur. La thèse permettra d’adapter les codes de calculs existants pour les solenoides à une géométrie dipôlaire afin de déterminer les meilleurs paramètres de bobinage et d’anticiper les comportements de la bobine finale. Le/la doctorant(e) participera aussi à la conception, à la réalisation et aux tests d’un ou plusieurs prototypes ainsi qu’aux développements technologiques nécessaires.
Impact de la Contrainte Mécanique sur le Training des Aimants Supraconducteurs Nb3Sn à Haut Champ

SL-DRF-22-0561

Domaine de recherche : Electromagnétisme - Electrotechnique
Laboratoire d'accueil :

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

Laboratoire d’Etudes des Aimants Supraconducteurs (LEAS)

Saclay

Contact :

Etienne Rochepault

Karine LAVERNHE

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-10-2022

Contact :

Etienne Rochepault
CEA - DRF/IRFU/DACM

01 69 08 37 75

Directeur de thèse :

Karine LAVERNHE
ENS Paris-Saclay - LMPS (Laboratoire de Mécanique Paris-Saclay)

01 81 87 51 14

Page perso : https://www.researchgate.net/profile/Etienne-Rochepault

Labo : https://irfu.cea.fr/dacm/index.php

Voir aussi : https://home.cern/science/accelerators/future-circular-collider

Afin d’augmenter les performances des futurs accélérateurs de particules, des électro-aimants supraconducteurs à haut champ (supérieurs à 10 T) à base de Nb3Sn sont développés. Le LEAS au CEA Paris-Saclay est impliqué dans plusieurs projets qui consistent à concevoir, fabriquer et tester des démonstrateurs d’aimants supraconducteurs à base de Nb3Sn générant jusqu’à 16 T. Ces forts champs et les forts courant requis (> 10 kA), génèrent de fortes contraintes sur le conducteur. La problématique principale de ces aimants est la sensibilité aux perturbations extérieures : la moindre libération d’énergie peut faire transiter brutalement le supraconducteur vers l’état résistif. Il est possible d’amener le supraconducteur vers un état stable à l’aide d’un « training » qui consiste à réaliser des transitions successives de manière à modifier progressivement les conditions initiales. Pour cela, il faut comprendre et maîtriser l’état de contrainte du supraconducteur. Le/la doctorant(e) mènera le développement et la mise en œuvre d’expériences ayant pour but d’étudier l’impact de la contrainte mécanique sur le training des aimants Nb3Sn. De plus le/la doctorant(e) prendra en charge le développement de modèles éléments finis qui permettront de simuler la phase de training. Ces travaux permettront de mieux comprendre et maitriser les phénomènes afin de repousser les limites des aimants Nb3Sn.

• Electromagnétisme - Electrotechnique

 

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