Modélisation d’un nouveau type de paroi destiné aux réacteurs à fusion et des interactions plasma – mét

Missions :
La Fusion par confinement magnétique est une source d’énergie prometteuse pour l’avenir, puisque décarbonée, abondante et sûre. Cette technologie fait l’objet de recherche et développement au sein de programmes de recherche internationaux comme ITER mais aussi dans le secteur privé avec l’émergence de nombreuses start-ups dans le monde. Récemment, un nouveau concept de réacteur compact a émergé, surfant sur l’avènement des supraconducteurs à haute température critique et la possibilité de générer des champs magnétiques intenses. Ces réacteurs vont subir de la part du plasma un flux de chaleur supérieur aux générations précédentes qu’il conviendra d’évacuer via une paroi adaptée. Le but de ce projet de recherche est d’étudier la faisabilité d’une paroi intégrale en métal liquide – typiquement des alliages à base de Lithium – à l’aide de codes de calculs spécifiques aux plasmas de bord et de cœur dont l’équipe « Plasmas de fusion » de L’Institut Jean Lamour ont une grande expérience. Il sera question de quantifier l’évaporation du lithium relativement au flux de chaleur et sa migration dans le cœur de la machine afin de déterminer la concentration limite admissible qui n’impactera pas le taux des réactions de fusion.
Activités :
- Déterminer un modèle d’évaporation du Li
- Déterminer le taux de redéposition du Li ionisé à l’aide d’un code PIC
- Déterminer les coefficient de transport du Li ionisé dans un plasma de cœur
- Déterminer les concentrations maximales de Li dans la machine pour obtenir un point de fonctionnement.
Contexte de travail :
L’Institut Jean Lamour (IJL) est une unité mixte de recherche du CNRS et de l’Université de Lorraine. Spécialisé en science et ingénierie des matériaux et des procédés, il couvre les champs suivants : matériaux, métallurgie, plasmas, surfaces, nanomatériaux, électronique.
En 2025, l'IJL compte 259 permanents (34 chercheurs, 133 enseignants-chercheurs, 92 IT-BIATSS) et 374 non-permanents (136 doctorants, 48 post-doctorants / chercheurs contractuels et plus de 190 stagiaires), d’une soixantaine de nationalités différentes. Il collabore avec plus de 150 partenaires industriels et ses collaborations académiques se déploient dans une trentaine de pays. Son parc instrumental exceptionnel est réparti sur 4 sites dont le principal est situé sur le campus ARTEM à Nancy.
L’étude sera réalisée au sein de l’équipe Plasma de Fusion sous la responsabilité conjointe de Jérôme Moritz, chercheur CNRS et Etienne Gravier, Professeur des Universités.