Revue et analyse de concepts de propulsion spatiale par fusion nucléaire

  • Master
  • Cadarache
Nom de l'entreprise / du laboratoire: CEA
Adresse web: https://www.emploi.cea.fr/Pages/Offre/detailoffre.aspx?idOffre=24982&idOrigine=502&LCID=1036&offerReference=2022-24982
Encadrant: Cédric Reux, Hugo Bufferand, Julien Hillairet
Date de début: mars 1, 2023
Durée: 6 mois

Les techniques de propulsion actuelles des véhicules spatiaux (sondes, satellites) reposent sur l’éjection de gaz à grande vitesse par des méthodes d’origines chimiques ou électriques. Si les techniques de propulsions chimiques offrent des fortes puissances, elles ont l’inconvénient d’avoir une faible impulsion spécifique (Isp). Les moyens de propulsions électriques ont quant à eux une faible puissance mais offrent des Isp plus importantes.

Une autre solution envisagée depuis plusieurs décennies consisterait à éjecter les produits d’une réaction de fusion nucléaire comme moyen de propulsion. Les réactions de fusion nucléaire libèrent une énergie importante en utilisant des combustibles légers (ex : Deuterium, Tritium, …). La densité énergétique de ces réactions permet d’envisager de générer à la fois de fortes puissances et des grandes Isp. À masse de combustible égal, les durées des voyages seraient drastiquement réduites ou leurs distances considérablement augmentées. Ces dernières années, les progrès continus en physique des plasmas, dans le domaine des aimants supraconducteurs et dans les matériaux permettent de revisiter plusieurs concepts de propulsion spatiale par fusion nucléaire : accélération de plasmoïdes et par reconnexions magnétiques, configurations magnétiques à champ inverse, sphéromaks, focalisateur de plasmas denses, tokamaks, etc.

Lors de ce stage, l’étudiant(e) réalisera tout d’abord une revue des différentes techniques envisagées dans la littérature scientifique pour la propulsion spatiale thermonucléaire. À partir de modélisations théoriques et analytiques simplifiées, il/elle en déduira les ordres de grandeur des figures de mérite attendues pour chacun de ces concepts : puissance, Isp, consommation énergétique, etc. L’étudiant(e) se concentrera dans un premier temps sur les aspects de physique des plasmas des concepts de propulsion thermonucléaire étudiés. Dans un second temps, des contraintes d’ingénierie pourront être rajoutées afin de raffiner la comparaison des différents concepts.

Pour postuler, envoyez votre CV et votre lettre de motivation par e-mail à julien.hillairet@cea.fr