Objectifs du projet


Ce projet vise à étudier, caractériser et optimiser les rubans supraconducteurs REBCO (Rare Earth Barium Copper Oxide), qui sont actuellement les meilleurs candidats pour les applications à haute température critique (SHT). L’objectif est d’améliorer leurs propriétés mécaniques, thermiques et électromagnétiques afin de garantir leur performance et leur fiabilité dans des environnements extrêmes, notamment pour les futurs réacteurs de fusion et autres applications haute énergie.

Contexte scientifique

La fusion nucléaire est une réaction dans laquelle deux noyaux légers s’unissent pour former un noyau plus lourd, libérant une immense quantité d’énergie. Inspirée du processus au cœur des étoiles, elle est considérée comme une source d’énergie durable et propre.

Les supraconducteurs, comme les rubans REBCO, jouent un rôle crucial en générant les champs magnétiques nécessaires pour confiner et stabiliser le plasma à des températures extrêmes dans les réacteurs de fusion, permettant d’atteindre des conditions optimales pour la réaction.

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Enjeux scientifiques et technologiques


Comprendre le comportement des rubans REBCO

Sous différentes conditions de température, de champ magnétique et de contraintes mécaniques.

Optimiser leur architecture multicouche

Pour maximiser la conductivité et la résistance aux forces intenses.

Créer une base de données des propriétés des matériaux

Accessible à la communauté scientifique et industrielle.

Développer des modèles prédictifs

Pour faciliter la conception de futurs aimants supraconducteurs plus efficaces et robustes.

Responsable du projet de recherche


Partenaires impliqués

Ce projet est mené en collaboration avec plusieurs laboratoires et centres de recherche


CNRS (LNCMI, Institut Néel)

Caractérisation électromagnétique et thermique

Université de Lorraine (GREEN)

Études mécaniques et intégration des rubans dans des systèmes électriques

CEA (IRFU, IRIG)

Tests à grande échelle et intégration en environnements cryogéniques

Université de Caen Normandie (CRISMAT)

Analyse structurale et développement des matériaux

Université Grenoble Alpes (G2Elab)

Modélisation et optimisation des supraconducteurs

Challenges du projet


Comprendre et modéliser les propriétés des rubans REBCO

Les rubans REBCO possèdent un fort potentiel, mais leurs propriétés sous conditions extrêmes (champs magnétiques intenses, basses températures, contraintes mécaniques) restent mal caractérisées. Sans cette compréhension fine, impossible de concevoir des conducteurs fiables pour la fusion. SF-Tape doit donc établir une base de données robuste et développer des modèles multi-physiques prédictifs pour maîtriser leur comportement.

Stabiliser et optimiser un matériau clé

Les performances des rubans REBCO varient selon les fabricants et même au sein d’un même lot, rendant leur utilisation incertaine pour des applications critiques. SF-Tape doit identifier et réduire ces fluctuations, optimiser leur architecture et définir des critères rigoureux de sélection et d’amélioration, afin de garantir un matériau homogène et maîtrisé.

Assurer la compatibilité avec les exigences industrielles

Aujourd’hui, les rubans REBCO ne répondent pas encore aux exigences de l’industrialisation : coût élevé, variabilité des performances, compatibilité avec les procédés d’assemblage. SF-Tape doit établir des standards de contrôle qualité, proposer des ajustements aux processus de fabrication et poser les bases d’une production à grande échelle, condition indispensable au développement des futurs conducteurs et aimants supraconducteurs.

Méthodologie et approche

01

Caractérisation avancée des matériaux

Analyse mécanique (résistance, déformation sous contraintes, vieillissement).
Étude thermique (conductivité, stabilité sous refroidissement).
Tests électromagnétiques (capacité de transport de courant, réponse sous champ magnétique élevé).

02

Modélisation et simulation multi-physique

Développement d’outils numériques pour prédire les performances des rubans.
Validation expérimentale des modèles avec des tests en laboratoire.

03

Optimisation et personnalisation des rubans

Études comparatives de rubans issus de différents fournisseurs.
Élaboration de recommandations pour améliorer les procédés de fabrication.

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