Contexte:

La technologie des composants électroniques et électrotechniques à semi-conducteurs s’appuie depuis le milieu du XXe siècle sur des développements majeurs liés aux technologies microélectroniques. Cette révolution a conduit au développement de composants extrêmement complexes, avec des densités d’intégration atteignant plusieurs dizaines de milliards de composants logiques par cm2, permettant ainsi d’augmenter de façon exponentielle les capacités de calcul des processeurs des gros ordinateurs, mais aussi d’introduire dans le quotidien . Ces développements ont également permis l’introduction de technologies dédiées à la génération, à la commutation et à la fourniture d’énergie électrique, permettant aujourd’hui de contrôler des systèmes électriques complexes (voitures, trains, avions, satellites, systèmes de physique des hautes énergies, lasers de puissance, etc.).

Dans ce contexte, la thématique de l’Electrotechnique Pulsée de Haute Puissance (HPP) représente un domaine spécifique ayant un grand nombre d’applications au profit d’installations dont l’objectif est de simuler expérimentalement diverses contraintes opérationnelles : onde électromagnétique, environnement radiatif, déformations mécaniques, radiographie flash. , etc. Ces domaines représentent l’un des piliers majeurs de l’expertise du CEA, en particulier de la Direction des Applications Militaires. Cependant, à ce jour, peu de développements de démonstrateurs HPP basés sur la technologie des composants dits solides ont été réalisés par le CEA. Plusieurs acteurs gouvernementaux (Lawrence Livermore National Laboratory -LLNL-, Institute of Saint Louis, etc.), académiques (SIAME, Technological University of Eindhoven, Univ. Tomsk) et industriels (Montena Technology, ITOPP, ABB) s’intéressent particulièrement à cette technologie. prometteur notamment pour ses performances de reproductibilité ou encore de fréquence de répétition. Les évolutions technologiques récentes ont également permis d’élargir encore sa gamme d’applications grâce à l’utilisation de technologies SiC ou GaN qui ont atteint une maturité compatible avec les applications industrielles. L’exemple du projet Scorpius mené par le LLNL pour la conception, la construction et la réalisation d’une installation de radiographie flash multi-impulsions entièrement basée sur cette technologie constitue un projet emblématique. C’est pourquoi, mener des études collaboratives entre le CEA Gramat, le CEA CESTA et le Laboratoire SIAME de l’Université de Pau et des Pays de l’Adour dans le cadre du LRC SAGE, représente une opportunité d’améliorer collectivement les compétences en explorant cette approche innovante. thème.

Objectifs:

L’objectif à long terme de cette étude serait de parvenir à la conception d’un générateur haute tension pulsé (dizaines de kV) avec un front de montée rapide (une nanoseconde), une largeur réduite à mi-hauteur et une fréquence de répétition élevée. (environ 100 Hz). Accumuler l’ensemble de ces performances représente un défi scientifique et technique ambitieux. Cette première étude aura donc pour objectif d’identifier les principaux obstacles et de proposer des solutions pour les surmonter.

L’application envisagée pour cette source haute tension pulsée serait l’alimentation électrique d’une ligne de transmission non linéaire (« Non Linear Transmission Line – NLTL »). Pour cela, les spécifications attendues sont, une impulsion « carrée » d’amplitude plateau de 30 kV avec un temps de montée inférieur à 2 ns, une largeur à mi-hauteur de 5 ns et une fréquence de répétition de 100 Hz, sur une impédance de charge. de 50 Ω.

Activités:

Pour réussir cette étude, le candidat doit :

1. Réaliser une étude bibliographique des composants et technologies compatibles avec la conception d’un générateur haute tension pulsé rapide et répétitif.
2. Réaliser une étude de faisabilité pour proposer une preuve de concept.
3. Concevoir, simuler et réaliser chaque brique technologique constituant un tel générateur prototype :
   1. Stockage, commutation et transport de l’énergie, déclenchement et contrôle global des moyens.
   2. Conception de circuits.
   3. Interface électromécanique avec la charge.
4. Procéder au montage du générateur et comparer les résultats expérimentaux avec des simulations numériques afin de proposer des optimisations si nécessaire.
5. Proposer des conclusions sur les principaux obstacles rencontrés et résolus, et établir des perspectives d’amélioration ou d’adaptation des principaux blocs technologiques développés.

Informations Complémentaires:

Le candidat sera intégré dans l’équipe des Procédés Haute Tension (PHT) du Laboratoire des Sciences Appliquées à la Mécanique et à l’Electrotechnique (SIAME) de l’Université de Pau et des Pays de l’Adour en France.

Ce Laboratoire est l’une des quatre entités qui constituent le LRC SAGE (Laboratoire Mixte de Recherche en Sciences Appliquées au Génie Electrique) composé d’une trentaine de chercheurs ou enseignants-chercheurs appartenant également au CEA Gramat, au CEA CESTA et au CEA Valduc. Ces équipes mènent depuis de nombreuses années des travaux de recherche communs dans le domaine des Hautes Puissances Pulsées (HPP), dans le cadre de projets collaboratifs.

Le poste proposé est un postdoc qui durera un an. Il sera éventuellement prolongé d’une année supplémentaire en fonction des résultats obtenus.

Le salaire sera défini en fonction de la rémunération du CEA.

Postuler:

Envoyer à Charly SIGOGNE ( charly.sigogne@univ-pau.fr ) un curriculum vitae, un article publié par le candidat relatif aux recherches à réaliser dans le cadre de ce poste postdoctoral et une lettre de motivation. Ces documents doivent être envoyés avant le 30/04/2024.