Thèse – Transport de charges dans un commutateur plasma à forte densité d’émission

SuperGrid Institute

SuperGrid Institute regroupe 180 employés de 28 nationalités différentes dans un environnement dynamique à Lyon. En tant que centre de recherche et d’innovation indépendant, nous sommes spécialisés dans le développement des technologies pour le futur réseau de transport d’énergie, le « supergrid », y compris les technologies HVDC et MVDC.

Centre de recherche multidisciplinaire avec des capacités de simulation avancées et de multiples plateformes de test, dont de nombreux laboratoires associés, SuperGrid Institute utilise son expertise pour fournir un large éventail de services et de solutions pour aider ses clients à développer des systèmes électriques, leurs équipements et leurs composants. Nous sommes experts en architecture de réseau et travaillons à assurer la sécurité et la stabilité de celui-ci tout en permettant l’intégration de sources d’énergie renouvelables intermittentes. Pour plus d’infos, visitez notre site : www.supergrid-institute.com

Contexte général

Nous développons des dispositifs de coupure et de protection des réseaux électriques de demain. Le contrôle des courants de défauts sur ces réseaux High Voltage Direct Current (HVDC) constitue en soi un défi technologique important, pour lequel aucun produit commercial standard n’est actuellement proposé sur le marché. Par ailleurs, les certains dispositifs existants ne démontrent qu’une partie des exigences fonctionnelles. Notre challenge industriel consiste à intégrer dans un nouveau produit, un commutateur plasma, les fonctions clefs permettant de répondre aux enjeux de protection du réseau HVDC. Ce sujet de thèse s’inscrit dans une approche expérimentale d’évaluation et d’amélioration des performances de ce futur produit.

Objectifs / Missions

Le sujet de cette étude s’appuie sur une précédente thèse dans laquelle il a été démontré la frontière et les conditions de travail entre une décharge luminescente (>10 A/cm²) et un arc (<100 A/cm²) ont démontrés un rôle prépondérant du champ magnétique, du matériau de cathode et du générateur d’impulsions. Ce bloc fonctionnel sur la génération de courant répondant à des performances proches de l’état de l’art international.

Nous poursuivons actuellement notre développement sur un autre bloc fonctionnel : les grilles de maintien et de commande. Plus précisément, nous souhaitons dans le cadre d’une thèse quantifier en énergie et nature (neutres, espèces ionisées, gaz/cathode) le transport de particules pour des géométries non nécessairement planaires et au travers d’une succession de grilles. Ce travail devra être relié aux mécanismes physiques de génération du courant à la cathode.

L’organisation du travail est basée sur un développement technologique conjoint industriel (SuperGrid Institute, Villeurbanne) – académique (LPGP, Université Paris-Saclay, Orsay) pour lequel l’activité, à l’échelle de prototypes, est supportée par des essais simplifiés dans des chambres sous vide dédiées.

Le premier travail à réaliser par le (la) doctorant(e) consistera à prendre en main les bancs de tests à disposition dans lesquels le plasma peut être caractérisé plus simplement. Une étude bibliographique permettra de compléter les connaissances théoriques sur les mécanismes d’émission et de transport en présence de grilles (triode, tétrode).

En parallèle, il sera nécessaire de concevoir et de mettre en œuvre les différentes sources permettant de commander électriquement les grilles du prototype.

Ce travail se poursuivra par la mise en place de diagnostics optiques (caméra rapide, spectroscopie d’absorption, TD-LAS…) afin de quantifier et mieux comprendre la propagation des espèces au travers des différents sous-ensembles de notre produit.

Le suivi des résultats expérimentaux, la participation ponctuelle à des essais d’un démonstrateur chez l’industriel feront l’objet d’échanges réguliers avec l’équipe en charge du projet, à la participation à des conférences, rédactions d’articles scientifiques ou au dépôt de brevets pour les résultats les plus prometteurs.

Profil du candidat

Si vous disposez d’un intérêt affirmé pour l’approche expérimentale multi-physique, nous vous proposons de nous accompagner sur ce développement technologique amont.

Cette thèse industrielle se déroulera conjointement à Supergrid Institute (25%) et au sein du Laboratoire de Physique des Gaz et des Plasmas (75%).

Profil : Ingénieur ou Master en un de ces domaines Génie Physique, Plasma, Génie des Procédés, Instrumentation. Une expérience préalable en dépôt par voie plasma, spectroscopie optique, diagnostiques plasmas seront considérés comme un avantage.

Autres informations

Chez SuperGrid Institute, nous respectons et valorisons la diversité de nos collaborateurs, leurs parcours et leurs expériences dans un objectif d’égalité des chances pour tous. La diversité est au cœur de notre fonctionnement et nous nous engageons à proscrire toute discrimination de notre gestion des ressources humaines. SuperGrid Institute rend accessible l’ensemble de ses postes aux personnes en situation de handicap.

Caractéristiques de l'emploi

Catégorie emploiDoctorat
Contract TypeCDD
Duration3 ans
Start DateNovembre 2021
Place of workLPGP, Orsay (91) / SuperGrid Institute, Villeurbanne (69)
Required qualificationsMaster 2

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