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Thèse : Prise en compte des incertitudes dans le dimensionnement de futurs tokamaks à fort champ
Description du Poste
Thèse proposée à l’IRFM (CEA Cadarache)
Encadrants : Eric Nardon ([email protected]), Yanick Sarazin ([email protected])
Date de démarrage souhaitée : fin 2026
Résumé du sujet
La voie la plus prometteuse pour exploiter l’énergie de fusion nucléaire à des fins civiles utilise des
champs magnétiques intenses pour confiner un plasma chaud et limiter son interaction avec les parois
solides de l’enceinte. On parle de « fusion magnétique ». Le concept le plus avancé dans cette voie est
le tokamak. L’avènement à l’échelle industrielle des supraconducteurs à haute température critique
(HTS), capables de fournir des champs magnétiques deux fois plus intenses que les supraconducteurs
utilisés jusqu’ici dans le domaine, pourrait être très bénéfique, mais la question n’est pas tranchée. Ce
sujet est l’objet du projet SF-Plant coordonné par l’IRFM au sein du programme de recherche PEPR
SupraFusion, dans le cadre duquel s’inscrit cette thèse.
La thèse proposée vise à traiter la question des incertitudes dans le design de tokamaks électrogènes,
en particulier ceux utilisant les HTS. Les modèles utilisés pour ces travaux de design ont en effet une
précision limitée en raison de la complexité de la physique des plasmas de fusion et de l’ingénierie des
tokamaks. On visera dans un premier temps à quantifier l’effet des incertitudes sur la robustesse et les
performances attendues d’un design donné (c’est-à-dire pour des paramètres – géométrie, champ
magnétique, … – fixés). Dans un second temps, il s’agira de mettre au point et d’exploiter une méthode
d’optimisation du design tenant compte intrinsèquement des incertitudes. Ce travail pourra s’appuyer
sur des codes systèmes existants tels que D0FUS [1] et SYCOMORE [2], qui sont des outils centraux
pour le design de futurs tokamaks. La référence [3] donne une base dont on pourra s’inspirer.
Références
[1] T. Auclair et al., ‘The tokamak system code D0FUS and its first applications: Impact of B and
confinement scaling law on power plant design’, https://doi.org/10.1016/j.fusengdes.2025.115270
[2] S. Kahn et al., ‘Sensitivity analysis of fusion power plant designs using the SYCOMORE system
code’, Nuclear Fusion 2020, https://doi.org/10.1088/1741-4326/ab4879
[3] M. Coleman et al., ‘Definition of an EU-DEMO design point robust to epistemic plasma physics
uncertainties’, Nuclear Fusion 2025, https://doi.org/10.1088/1741-4326/ada6d9
Profil du Candidat
Cette thèse s’adresse à un candidat titulaire d’un Master 2 ou d’un diplôme d’ingénieur en physique, énergie, sciences de l’ingénieur ou domaine connexe. Le candidat devra disposer de compétences en modélisation numérique, calcul scientifique et/ou optimisation, ainsi que d’un intérêt marqué pour la fusion magnétique et le développement des futurs tokamaks.
Pourquoi nous rejoindre
En rejoignant le PEPR SupraFusion, vous intégrerez une communauté scientifique mobilisée autour d’un objectif majeur : accélérer le développement des technologies nécessaires aux futurs réacteurs à fusion nucléaire. Porté par le CEA et le CNRS dans le cadre de France 2030, ce programme rassemble des équipes de recherche pluridisciplinaires travaillant sur les supraconducteurs à haute température critique et leurs applications pour la fusion magnétique.
Au sein de l’IRFM du CEA Cadarache, vous bénéficierez d’un environnement de recherche d’excellence et contribuerez à des avancées scientifiques au cœur des enjeux énergétiques de demain. Cette thèse vous permettra de développer vos compétences en modélisation et en simulation numérique tout en participant à un projet ambitieux, à la frontière entre recherche fondamentale et innovation technologique.
Entité de Rattachement
CEA