Titre du projet de recherche
Simulation multi-échelle de systèmes à métal liquide pour les réacteurs de fusion de la prochaine génération
niveau d'étude
Maîtrise ou doctorat
Directeur/codirecteur
Directeur : Fabian Denner
Fin de l'affichage
31 octobre 2025
Domaines d'expertise
Autres sources d'énergie (combustibles solaire, éolien, etc.)
Conception et fonctionnement des réacteurs
Pôle d'excellence principal
Énergie, eau et ressources
Pôle(s) d'excellence secondaire(s)
Modélisation et intelligence artificielle
Unité(s) et département(s)
Département de génie mécanique
Conditions
Les candidats retenus ont :
- Une bonne formation académique en dynamique des fluides et en modélisation numérique.
- Expérience de la programmation, de préférence en C++, dans le domaine de la modélisation numérique.
- Une attitude de travail proactive, orientée vers le travail d'équipe et la curiosité.
- Une affinité pour la dynamique des fluides, modélisation numérique et le calcul scientifique.
- Volonté de voyager et de passer du temps à travailler dans les sites de notre partenaire industriel.
- Excellentes aptitudes à la communication écrite et orale en anglais.
- La maîtrise du français est un atout.
Une transition vers le programme de doctorat est possible.
Pour les candidats intéressés, il est fortement recommandé de suivre le cours MEC6217 Écoulements polyphasiques.
Description détaillée
La transition vers une énergie sans carbone est l'un des principaux défis scientifiques et techniques du XXIe siècle. Si les énergies renouvelables et la fission nucléaire peuvent nous rapprocher d'émissions nettes nulles, seule l'énergie de fusion offre la promesse d'un avenir énergétique véritablement durable, sûr et abondant, exempt de déchets à longue durée de vie et de risques de prolifération. La fusion sur cible magnétisée (MTF) est l'un des concepts phares du développement de la fusion. Elle consiste à comprimer un plasma jusqu'aux conditions de fusion par l'implosion vers l'intérieur d'une cavité de métal liquide, une approche qui permet de contourner bon nombre des contraintes matérielles traditionnelles en utilisant des métaux liquides à base de lithium à la fois comme éléments structurels et comme reproducteurs de tritium. Cependant, la compression rapide de la couverture de métal liquide dans les dispositifs MTF produit des variations de pression extrêmes qui peuvent déclencher la cavitation, entraînant des effets potentiellement dommageables qui menacent les performances et la longévité du réacteur. La prévision précise de ces effets constitue un défi informatique majeur en raison du large éventail d'échelles de longueur et de temps impliquées, depuis les noyaux à l'échelle du nanomètre jusqu'aux composants du réacteur à l'échelle du mètre.
Ce projet de doctorat se concentrera sur le développement d'un modèle de cavitation sous-maille pour les métaux liquides dans des conditions pertinentes pour le MTF. Le candidat construira un modèle quantitatif pour le comportement de relaxation de pression des métaux liquides en cavitation et le mettra en œuvre dans un cadre CFD à haute performance. Ce modèle sera validé à l'aide de données expérimentales détaillées provenant de l'imagerie à grande vitesse et de mesures acoustiques, en collaboration avec un groupe de recherche expérimentale. Dans la phase finale du projet, le modèle validé sera utilisé dans des simulations 3D à grande échelle du cycle MTF, fournissant un outil prédictif pour évaluer l'apparition de la cavitation et identifier les paramètres de conception qui atténuent ses effets. Le candidat idéal possède une solide expérience en mécanique des fluides, en méthodes numériques ou en écoulements multiphasiques, ainsi qu'un vif intérêt pour l'application de la modélisation informatique aux grands défis énergétiques.
Ce travail s'inscrit dans le cadre d'une collaboration de recherche plus large avec des partenaires universitaires et industriels et offre la possibilité de contribuer directement au développement des systèmes d'énergie de fusion de la prochaine génération. L'étudiant passera environ 1/4 de son temps à travailler directement dans les installations de notre partenaire industriel.
De plus amples informations sur nos recherches sont disponibles sur le site web de notre groupe : www.polycfd.com
Les candidats intéressés peuvent contacter Fabian Denner par courriel, en utilisant la ligne objet « Fusion CFD ».
Possibilité de financement
Le candidat retenu se verra offrir une bourse compétitive. Le financement de la participation à des conférences scientifiques et de la visite de nos partenaires de projet est également disponible.
