M2 Grands Instruments - Plasmas Lasers Accelerateurs Tokamaks

Capacité d'accueil

25
Langue(s) d'enseignement

Anglais

Français
Régime(s) d'inscription

Formation initiale

Formation continue

Présentation

Objectifs pédagogiques de la formation

Pour accéder au site web spécifique de la formation....

Le parcours GI-PLATO forme des scientifiques de haut niveau à la physique des plasmas et à la physique menée sur les grandes installations de recherche et aux technologies associées : accélérateurs, lasers intenses, sources de rayonnement, tokamaks. Les spécialistes ainsi formés se destineront à la recherche, l'ingénierie, l'intégration et la gestion de projets en relation avec les grands programmes de recherche en physique des particules (accélérateurs à cavité supraconductrice, concepts avancés d'accélération de particules par laser), sur le rayonnement (synchrotrons et lasers à électrons libres, interaction du rayonnement avec la matière) et en physique des plasmas chauds (fusion nucléaire par confinement magnétique et inertiel, interaction laser à haute intensité). Certains de ces grands équipements scientifiques sont présents dans le périmètre du plateau de Saclay tels que le Synchrotron SOLEIL, le laser APOLLON et d'autres lasers de puissance, les accélérateurs de l'IRFU (Institut de recherche sur les lois fondamentales de l'Univers) à Saclay et l'IJClab (Laboratoire Irène Joliot Curie) à Orsay. Par ailleurs de nombreux laboratoires de l’environnement de Paris-Saclay collaborent aux grandes installations nationales et européennes telles que le CERN, ITER, le laser MegaJoule, le GANIL, X-FEL ou encore le consortium ELI.

Soutenu par le CEA et l’INSTN, le master propose une formation de référence sur la fusion par confinement magnétique et la physique des tokamaks. Elle est destinée à accompagner la montée en puissance du programme de fusion nucléaire par confinement magnétique dont le fer de lance est l’installation internationale ITER à Cadarache. En parallèle, le master offre également une formation de référence sur la fusion par confinement inertiel et la physique des lasers de puissance, venant ainsi accompagnée le laser mégajoule en construction et le laser petawatt PETAL tous les deux en région Aquitaine.

Dans l'esprit qui préside à la fondation de l'université Paris-Saclay, cette formation s'adresse tant aux étudiants issus de l'Université qu'à ceux des grandes écoles d'ingénieurs. Les universitaires pourront achever leur formation en physique et acquérir de surcroît des compétences expérimentales et techniques. Symétriquement, les élèves ingénieurs intéressés par la recherche en physique pourront compléter leur formation d'ingénieur par un approfondissement en physique fondamentale et avoir accès aux grands équipements scientifiques présents dans le périmètre Paris-Saclay mais aussi au niveau national et européen.

Les grands instruments de recherche rassemblent de nombreuses disciplines et leur évolution permanente tend à faire émerger de plus en plus de concepts hybrides, telles les sources de rayons gamma par diffusion Compton, mêlant accélérateurs d’électrons et lasers de puissance, …. Enfin, des technologies de rupture, fruits des recherches fondamentales menées avec ces instruments, promettent de nouveaux types d’installations scientifiques: sources de neutrons par spallation, de neutrinos ou de muons, sources d’impulsions X attosecondes, …. Pour répondre aux enjeux actuels et futurs, le parcours GI PLATO a pour ambition de donner une large culture scientifique fondamentale, appliquée et technique commune à ses étudiants. Cette formation propose donc en tronc commun des enseignements fondamentaux sur la physique mise en œuvre dans les grandes infrastructures de recherche : relativité, physique statistique, magnétohydrodynamique, physique des plasmas, physique des lasers, physique des accélérateurs, interaction laser-plasma, physique des tokamaks.

En parallèle de ces cours relativement fondamentaux, les étudiants découvriront les technologies avancées mises en œuvre au sein de ces machines, telles que les systèmes accélérateurs, les chaînes lasers de haute puissance, le magnétisme, la supraconductivité, le vide, la cryogénie, les sources de puissance, la thermique, l'instrumentation et la détection, toutes thématiques intimement liées à la physique des plasmas.

Les étudiants bénéficieront pour cela de séances de travaux expérimentaux conséquents (une centaine d'heures par étudiant) effectués directement auprès des grands équipements présents dans le périmètre Paris-Saclay. On peut citer, entre autres, le Synchrotron SOLEIL, le centre de protonthérapie d'Orsay, les lasers de puissance des laboratoires LULI, LOA, LASERIX, IOGS, les dispositifs PHIL (IJCLab) et IPHI (IRFU). A cette découverte concrète des grands équipements s'ajouteront des visites dans les laboratoires européens CERN, LMJ, ITER. Un accent particulier sera mis sur les aspects managériaux de la gestion des grands projets et des grandes installations : un cours spécifique sera ainsi consacré à la conduite de projet, à la radioprotection, etc.

Après cette période de tronc commun, les étudiants choisiront de suivre des cours d’approfondissement des aspects fondamentaux de la physique ainsi que des aspects technologiques parmi l’un des trois sous-parcours suivants qui se terminent par un mois de formation sur des sites rattachés à de grands instruments :

- Fusion magnétique : 100h C/TD + 50h de TP à l'institut de recherche sur la fusion magnétique sur le site du CEA de Cadarache.

- Interaction laser-plasma à haute intensité : 120h C/TD + 20h de TP au laboratoire CELIA à Bordeaux

- Accélérateurs de particules : 145h C/TD + 15 TP à la Joint European Accelerator School près de Genève

Ces enseignements hors sites sont possibles grâce aux dimensions nationale et internationale de ce master, via la mise en réseau de masters du territoire national au sein de la fédération "Formation aux sciences de la fusion et des plasmas chauds" et via le consortium Erasmus Mundus "Large scale lasers and accelerators" de masters au sein de trois pays européens

Enfin, le stage d'une durée de 5-6 mois, compatible avec le format de stage de fin d'études d'école d'ingénieurs, et effectué sur une grande installation de recherche ou dans un laboratoire de R&D privé partenaire, parachève cette formation. Certains étudiants pourront alors entreprendre un doctorat tandis que d'autres s'orienteront directement vers des postes de gestion de projet ou d’opération de grandes installations au titre d'ingénieurs de recherche dans les organismes publics ou privés, ou dans la R&D privée. Les cours seront donnés par des chercheurs, des enseignants-chercheurs et ingénieurs spécialistes reconnus de leur domaine et acteurs des grands programmes conduits sur les grandes infrastructures de recherche.

Lieu(x) d'enseignement

BURES SUR YVETTE

ORSAY

GIF SUR YVETTE

ST PAUL LES DURANCE

BORDEAUX

ARCHAMPS

PALAISEAU

Pré-requis, profil d’entrée permettant d'intégrer la formation

Physique : physique statistique, électromagnétisme, hydrodynamique, physique atomique, relativité restreinte,

Compétences

Identifier avec esprit critique les informations collectées à partir de sources variées.
Organiser avec rigueur données et méthodes analytiques, numériques, expérimentales.
S'investir avec autonomie dans une démarche de modélisation et de compréhension de la complexité.
Coordonner des actions collectives.
S'adapter à un environnement de travail dans ses aspects technologiques, numériques, partenariaux.
Communiquer dans un environnement à international, en particulier en anglais idiomatique.

Profil de sortie des étudiants ayant suivi la formation

Les étudiants diplômés seront en mesure de :
- Maîtriser toutes les problématiques associées aux grandes infrastructures de recherche : théorie, simulation, expérimentation, instrumentation, contrôle
- Mobiliser des savoirs et compétences pratiques dans un grand programme de recherche ;
- Coupler modèle et réalité expérimentale, dans un environnement technologique de prototypes complexe et innovant ;
- Communiquer en anglais dans leur démarche scientifique

Débouchés de la formation

Poursuite en thèse 75 %, insertion professionnelle à bac +5 20 % , ou enseignement 5 %

Les étudiants issus du M2 GI PLATO font des thèses dans les laboratoire de recherche publics ou privés, en Europe pour l'essentiel. Certains d'entre eux peuvent faire des thèses CIFRE, en codirection Université-Entreprises telles que Thalès, Amplitude laser, …. Plus de 50 % de la promotion effectue sa thèse hors de France et d'Ile de France. A l'issue de ce cursus les carrières visées correspondent à des postes de chercheurs, ingénieurs de recherche dans les organismes nationaux ou les entreprises.

Collaboration(s)

Partenaire(s) académique(s) de la formation

INSTN

Laboratoire(s) partenaire(s) de la formation

Laboratoire de l'accélérateur linéaire
Institut de physique nucléaire d'Orsay
Centre de Sciences Nucléaires et de Sciences de la Matière
Laboratoire de physique des gaz et des plasmas
Laboratoire Charles Fabry
Département de Physique des Particules - DRF/IRFU
Astrophysique, Instrumentation et Modélisation de Paris-Saclay - DRF/IRFU/DAp
Département d'Electronique des Détecteurs et d'Informatique pour la Physique - DRF/IRFU
Département des Accélérateurs, de la Cryogénie et du Magnétisme - DRF/IRFU
Unité de recherche SOLEIL
Laboratoire Interactions, Dynamiques et Lasers - DRF/IRAMIS.

Programme

Cours + TD + TP + visites laboratoires.

Matières	ECTS	Cours	TD	TP
Manipulations auprès des grandes installations	3			36
Manipulations auprès des grandes installations Langues d’enseignement : FR/AN Intitulé de l’UE en anglais : Practical work on large facilities ECTS : 3 Détail du volume horaire : Travaux pratiques : 36 Modalités d'organisation et de suivi : Coordinateur : Equipe pédagogique : Chercheurs des laboratoires d'Ile de France Sud. Déroulement et organisation pratique : 4 TP de deux jours chacun choisis parmi une offre très large des laboratoires d'Ile de France, permettant aux étudiants de se spécialiser dans le domaine de leur choix. Objectifs pédagogiques visés : Contenu : Travail expérimental de recherche sur installations variées concernées par les plasmas magnétisés ou éclairés par laser ou encore les faisceaux de particules. Travail sur le principe du diagnostic, le signal, sa mesure, sa détection, sa transformation. Période(s) et lieu(x) d’enseignement : Période(s) : Septembre - Octobre - Novembre - Décembre - Janvier - Février. Lieu(x) : ORSAY - GIF-SUR-YVETTE - PALAISEAU - BURES-SUR-YVETTE
Méthodes numériques	3	25	13
Méthodes numériques Langues d’enseignement : FR/AN Intitulé de l’UE en anglais : Numerical methods ECTS : 3 Détail du volume horaire : Cours : 25 Travaux dirigés : 13 Modalités d'organisation et de suivi : Coordinateur : Equipe pédagogique : G. Bonnaud (CEA-INSTN) F. Jedrzejewski (CEA-INSTN). Déroulement et organisation pratique : Cours et projet numérique. Objectifs pédagogiques visés : Contenu : 1) Contexte simulation et modélisation - 2) Outils mathématiques appliquées : consistance, stabilité schémas, résolution grands systèmles linéaires 3) Méthode particulaire 4) Eqns hydrodynamiques 5) Eqns ondes, Schrödinger, diffusion 6) Techniques Monte-Carlo 7) Simulation interaction faisceau de particules avec matière avec le code GEANT. Période(s) et lieu(x) d’enseignement : Période(s) : Septembre - Octobre - Novembre - Décembre - Janvier. Lieu(x) : GIF-SUR-YVETTE
Physique des accélérateurs	3	20	10
Physique des accélérateurs Langues d’enseignement : FR/AN Intitulé de l’UE en anglais : Physics of accelerators ECTS : 3 Détail du volume horaire : Cours : 20 Travaux dirigés : 10 Modalités d'organisation et de suivi : Coordinateur : Equipe pédagogique : N. Delerue (CNRS-UPS) L. Perrot (CNRS -UPS) N. Chauvin (CEA-INSTN) A. Gamelin (SOLEIL). Objectifs pédagogiques visés : Contenu : 1) Historique, Choix des accélérateurs, Panoramique, Genèse d’un accélérateur 2) Sources et éléments d’accélérateurs (Linac, cyclotrons, synchrotrons) 3) Dynamique des faisceaux : Optique de base (une particule), Dynamique d’un faisceau de particules (plusieurs particules), Effets collectifs (plusieurs particules en interaction), Limites (Instabilités, Interaction Point / Collisionneurs)Conception et composition des accélérateurs (introduction à Mad-X et Beta). Période(s) et lieu(x) d’enseignement : Période(s) : Septembre - Octobre - Novembre - Décembre. Lieu(x) : ORSAY
Physique des plasmas-laser	3	20	10
Physique des plasmas-laser Langues d’enseignement : FR/AN Intitulé de l’UE en anglais : Physics of lasers and laser-induced plasmas ECTS : 3 Détail du volume horaire : Cours : 20 Travaux dirigés : 10 Modalités d'organisation et de suivi : Coordinateur : Equipe pédagogique : S. Kazamias (UPS) O. Guilbaut (UPS). Objectifs pédagogiques visés : Contenu : Principes généraux des lasers, régime stationnaire. Principes de pompage. Q-switch Oscillateurs et amplificateurs, efficacité d'extraction, saturation. Lasers ultra-courts de haute puissance: principe des chaînes titane saphir, état de l'art, conception d'une chaîne de niveau Pettawatt, Problématique du contraste, diagnostics spatio-temporels avancés. Interaction laser-matière : ionisation, chauffage du plasma, rayonnement thermique. Période(s) et lieu(x) d’enseignement : Période(s) : Septembre - Octobre. Lieu(x) : ORSAY
Physique des tokamaks	3	20	10
Physique des tokamaks Langues d’enseignement : FR/AN Intitulé de l’UE en anglais : Physics of tokamaks ECTS : 3 Détail du volume horaire : Cours : 20 Travaux dirigés : 10 Modalités d'organisation et de suivi : Coordinateur : Equipe pédagogique : J.M. Rax (UPS) Y. Sarazin (CEA-INSTN) T. Nicolas (X) Y. Peysson (CEA-INSTN). Objectifs pédagogiques visés : Contenu : Orbites circulantes et piégées, modes froids Bilan énergétique de la fusion par confinement magnétique : critère de Lawson. Transport, turbulence Magnétohydrodynamique Chauffage HF, injection neutres. Période(s) et lieu(x) d’enseignement : Période(s) : Septembre - Octobre - Novembre. Lieu(x) : ORSAY - PALAISEAU
Physique et technologies transversales	3	20	10
Physique et technologies transversales Langues d’enseignement : FR/AN Intitulé de l’UE en anglais : Cross-cutting physics and technologies ECTS : 3 Détail du volume horaire : Cours : 20 Travaux dirigés : 10 Modalités d'organisation et de suivi : Coordinateur : Equipe pédagogique : C. Marrache (UPS) C. Baumier (CNRS-UPS) F. Costa (ENS-UPS). Objectifs pédagogiques visés : Contenu : 1) Physique des basses températures : propriétés électriques, thermiques et mécaniques des métaux et isolants ; fluides cryogéniques. Mise en œuvre des basses températures : liquéfaction, réfrigération ; mesures des basses températures; Mise en œuvre des basses températures : liquéfaction, réfrigération ; mesures des basses températures. 2) Physique du vide : propriétés des gaz raréfiés, transfert thermique à basse pression, interaction avec les parois.Technologie du vide : production et mesure. 3) Electronique de puissance, hautes puissances pulsées, radiofréquences. Période(s) et lieu(x) d’enseignement : Période(s) : Octobre - Novembre - Décembre. Lieu(x) : ORSAY - GIF-SUR-YVETTE
Projets et organisation des grandes installations	2	20	10
Projets et organisation des grandes installations Langues d’enseignement : FR/AN Intitulé de l’UE en anglais : Projects and organisation of large facilities ECTS : 2 Détail du volume horaire : Cours : 20 Travaux dirigés : 10 Modalités d'organisation et de suivi : Coordinateur : Equipe pédagogique : S. Meyroneinc (Inst. Curie). Objectifs pédagogiques visés : Contenu : Cycle de vie d'une grande installation: formulation du besoin, concept et études, avant-projet sommaire et détaillé, construction et réalisation, intégration, test, qualification et réception, mise en exploitation, opérations et maintenances, upgrades, démantèlement.notions transverses:sécurité, sûreté, contrôle commande, gestion des risques, assurance qualité, fiabilité, certification, obligations règlementaires (dossiers d’autorisation et d’inspections, …), industrialisation et propriété industrielle.science des organisations. Période(s) et lieu(x) d’enseignement : Période(s) : Octobre - Novembre - Décembre. Lieu(x) : ORSAY
Relativité, électromagnétisme, plasmas	2	14	6
Relativité, électromagnétisme, plasmas Langues d’enseignement : FR/AN Intitulé de l’UE en anglais : Relativity, electromagnétism, plasmas ECTS : 2 Détail du volume horaire : Cours : 14 Travaux dirigés : 6 Modalités d'organisation et de suivi : Coordinateur : Equipe pédagogique : F. Zomer (UPS) J.M. Rax (UPS). Objectifs pédagogiques visés : Contenu : "- Ondes électromagnétiques : propagation, dispersion, absorption. Guides d'ondes et cavités. Applications. - Relativité restreinte : Dynamique relativiste. Transformation des champs. - Rayonnement d'une particule chargée : potentiels et champs de Liénard-Wiechert. Puissance rayonnée par une particule non-relativiste/reltiviste : formule de Larmor. Antennes. distribution angulaire, en fréquence, intégrale de Liénart-Wiechert. - Rayonnement synchrotron : principales caractéristiques. Cohérence spatiale et temporelle. Eléments d'insertion. Laser à électrons libres. Etat de l'art. - Plasmas : longueurs, fréquences caractéristiques. Ecrantages électrique et magnétique. Théorie des dérives. Ralentissement des alpha. Effet Landau. Période(s) et lieu(x) d’enseignement : Période(s) : Septembre - Octobre - Novembre. Lieu(x) : ORSAY

Matières	ECTS	TP	Projet
Manipulations auprès des grandes installations	2	24
Manipulations auprès des grandes installations Langues d’enseignement : FR/AN Intitulé de l’UE en anglais : Practical work on large facilities ECTS : 2 Détail du volume horaire : Travaux pratiques : 24 Modalités d'organisation et de suivi : Coordinateur : Equipe pédagogique : Chercheurs en laboratoires de recherche en Ile de France Sud. Déroulement et organisation pratique : 2 TP de deux jours chacun par binôme ou trinôme d'étudiants. Objectifs pédagogiques visés : Contenu : Travail expérimental de recherche sur installations variées concernées par les plasmas magnétisés ou éclairés par laser ou encore les faisceaux de particules. Travail sur le principe du diagnostic, le signal, sa mesure, sa détection, sa transformation. Période(s) et lieu(x) d’enseignement : Période(s) : Octobre - Novembre - Décembre - Janvier - Février. Lieu(x) : ORSAY - GIF-SUR-YVETTE - PALAISEAU - BURES-SUR-YVETTE
Projets numériques - simulations	2		24
Projets numériques - simulations Langues d’enseignement : FR/AN Intitulé de l’UE en anglais : Computing science projects - numerical simulations ECTS : 2 Détail du volume horaire : Projet : 24 Modalités d'organisation et de suivi : Coordinateur : Equipe pédagogique : Chercheurs de laboratoires. Déroulement et organisation pratique : Présentiel en laboratoire ou bien à distance, via la plateforme INSTN SiNuDi (simulation numérique à distance). Objectifs pédagogiques visés : Contenu : Projet de simulation numérique en laboratoire, soit utilisant des outils de simulation existants et utilisés dans une activité de recherche (approche globale des couplages de phénomènes physiques) ou bien avec un ou des programmes que l'étudiant construit ou modifie pour modéliser un phénomène physique particulier (approche ciblée avec éléments d'analyse numérique). Prérequis : UE Méthodes numériques. Période(s) et lieu(x) d’enseignement : Période(s) : Octobre - Novembre - Décembre - Janvier - Février. Lieu(x) : ORSAY - GIF-SUR-YVETTE - PALAISEAU - BURES-SUR-YVETTE

Matières	ECTS	Cours	TD
Détection, mesure	3	20	10
Détection, mesure Langues d’enseignement : FR/AN Intitulé de l’UE en anglais : Detection and measure ECTS : 3 Détail du volume horaire : Cours : 20 Travaux dirigés : 10 Modalités d'organisation et de suivi : Coordinateur : Equipe pédagogique : P. Puzo A. Lounis. Objectifs pédagogiques visés : Contenu : 1) Interaction rayonnement-matière: physique fondamentale des détecteurs: introduction à la cinématique des chocs, notion de section efficace. 2) Eléments d’électronique pour la conception des détecteurs. Conception d’une chaîne de détection (traitement du signal: phénomène de seuil, filtrage du bruit, analyse de forme). 3) Nouvelle génération de détecteurs de particules et de rayonnement. Période(s) et lieu(x) d’enseignement : Période(s) : Octobre - Novembre - Décembre. Lieu(x) : ORSAY
Irradiation, matériaux	3	20	10
Irradiation, matériaux Langues d’enseignement : FR/AN Intitulé de l’UE en anglais : Irradiation and materials ECTS : 3 Détail du volume horaire : Cours : 20 Travaux dirigés : 10 Modalités d'organisation et de suivi : Coordinateur : Pontikis Vassilis Equipe pédagogique : V. Pontikis ou remplaçant (CEA-Saclay) ? UPSay. Objectifs pédagogiques visés : Contenu : Rappel en physico-chimie et mécanique des MatériauxNotions de base ; Structure électronique ; Thermodynamique ; Métallurgie - Magnétisme. Problématique des matériaux sous irradiation de particules et rayonnements; matériaux sous haut flux neutronique. Sûreté nucléaire. Période(s) et lieu(x) d’enseignement : Période(s) : Septembre - Octobre - Novembre - Décembre. Lieu(x) : ORSAY - GIF-SUR-YVETTE

Matières	ECTS	Cours	TD
Détection, mesure, rayonnement	3	20	10
Détection, mesure, rayonnement Langues d’enseignement : FR/AN Intitulé de l’UE en anglais : Detection, measure and radiation ECTS : 3 Détail du volume horaire : Cours : 20 Travaux dirigés : 10 Modalités d'organisation et de suivi : Coordinateur : Equipe pédagogique : N. Fedorszak (CEA-INSTN) R. Guirlet (CEA-INSTN) P. Hennequin (CNRS-X) L. Vermare (CNRS-X). Objectifs pédagogiques visés : Contenu : Diagnostics émission e-, interférométrie, Diagnostic infrarouge. Période(s) et lieu(x) d’enseignement : Période(s) : Décembre - Janvier - Février. Lieu(x) : PALAISEAU
Interaction plasma-matériaux	3	20	10
Interaction plasma-matériaux Langues d’enseignement : FR/AN Intitulé de l’UE en anglais : Plasma-material interaction ECTS : 3 Détail du volume horaire : Cours : 20 Travaux dirigés : 10 Modalités d'organisation et de suivi : Coordinateur : Equipe pédagogique : T. Minea (UPS) N. Fedorszak (CEA-INSTN). Objectifs pédagogiques visés : Contenu : Ionisation, collisions - Conditions de Bohm - Turbulence plasma - Diffusion, convection - Largeur de la SOL - Contrôle des impuretés - Régime de densité du divertor. Période(s) et lieu(x) d’enseignement : Période(s) : Décembre - Janvier - Février. Lieu(x) : ORSAY

Matières	ECTS	Cours	TD
Interaction laser ultra-intense - plasma	4	27	13
Interaction laser ultra-intense - plasma Langues d’enseignement : FR/AN Intitulé de l’UE en anglais : Ultra intense laser-plasma interaction ECTS : 4 Détail du volume horaire : Cours : 27 Travaux dirigés : 13 Modalités d'organisation et de suivi : Coordinateur : Equipe pédagogique : L. Gremillet (CEA-INSTN) J. Faure (X) A. Flacco (ENSTA). Objectifs pédagogiques visés : Contenu : 1) Electron libre dans une onde ultra-intense – Indice relativiste et transparence induite – Autofocalisation relativiste – Force pondéromotrice relativiste – Instabilités en régime relativiste – Effets d’électrodynamique quantique. 2) Accélération de particules chargées. Sillage d’une impulsion laser intense dans un plasma peu dense – Accélération d’électrons – Régime de cavitation. 3) Interaction avec une cible dense – Chauffage électronique – Accélération d’ions en face arrière. Période(s) et lieu(x) d’enseignement : Période(s) : Janvier - Février. Lieu(x) : GIF-SUR-YVETTE - PALAISEAU
Plasmas denses	2	14	6
Plasmas denses Langues d’enseignement : FR/AN Intitulé de l’UE en anglais : Dense plasmas ECTS : 2 Détail du volume horaire : Cours : 14 Travaux dirigés : 6 Modalités d'organisation et de suivi : Coordinateur : Equipe pédagogique : S. Bastiani (X) R. Piron (CEA-INSTN). Objectifs pédagogiques visés : Contenu : Equations d’état, propriétés radiatives. Période(s) et lieu(x) d’enseignement : Période(s) : Décembre - Janvier - Février. Lieu(x) : GIF-SUR-YVETTE - PALAISEAU

Cours + TD + TP + Stage.

Matières	ECTS	Cours	TD	TP	Cours-TD	Cours-TP	TD-TP	A distance	Projet	Tutorat
Stage	21
Stage Langues d’enseignement : FR/AN Intitulé de l’UE en anglais : Mentored research internship ECTS : 21 Modalités d'organisation et de suivi : Coordinateur : Equipe pédagogique : S. Kazamias. Déroulement et organisation pratique : Mémoire de stage fourni fin août aux responsables de master Soutenance mi-septembre devant un jury de composition nationale (enseignants-chercheurs et chercheurs des établissements opérateurs de la Fédération "Formation aux sciences des plasmas et de la fusion"). Objectifs pédagogiques visés : Contenu : Stage de recherche en physique, de nature variée théorie-simulation-expérience-conception en laboratoire de recherche en France, en Europe ou hors Europe, autour d'installations de tailles variées : machines à fusion magnétiques (tokamaks, stellerators), lasers de puissance (forte énergie-nanoseconde, faible énergie-femtoseconde), accélérateurs d'électrons, ions, sources de rayonnement X (synchrotron, onduleurs). Période(s) et lieu(x) d’enseignement : Période(s) : Mars - Avril - Mai - Juin - Juillet. Lieu(x) : ORSAY

Matières	ECTS	Cours	TD	TP	Projet
Confinement, chauffage, transport	3	20	10
Confinement, chauffage, transport Langues d’enseignement : FR/AN Intitulé de l’UE en anglais : Confinement, heating, transport ECTS : 3 Détail du volume horaire : Cours : 20 Travaux dirigés : 10 Modalités d'organisation et de suivi : Coordinateur : Equipe pédagogique : Y. Sarazin (CEA-INSTN) Y. Peysson (CEA-INSTN). Objectifs pédagogiques visés : Contenu : Turbulence et transport : vitesses de dérive particulaires et fluides – instabilité d’ondes de dérive avec et sans champ magnétique – modes ioniques et électroniques (ITG & TEM) – représentation de ballonnement – transport quasi-linéaire – mécanismes de saturation non-linéaire et contrôle de la turbulence – principe d’invariance et lois d’échelle – modèles réduits de transport à gradient critique. Chauffage et génération de courant : tokamak comme transformateur : du fonctionnement transitoire au régime continu. La diffusion résistive du courant et les différents scenarios (ramp-up, flat-top, ramp-down). Les différentes sources de courant : courant de configuration (bootstrap, Pfirsch-Schlüter) et courant forcé (Ohmique, RF, faisceau). Calculs tracés de rayon + Fokker-Planck pour l’onde électronique cyclotronique (EC) et l’onde hybride (LH). Chauffage par onde EC. Résultats expérimentaux et diagnostics. Période(s) et lieu(x) d’enseignement : Période(s) : Janvier - Février. Lieu(x) : ORSAY - GIF-SUR-YVETTE
Tokamaks : fonctionnement et recherche	6	10		50	40
Tokamaks : fonctionnement et recherche Langues d’enseignement : AN ECTS : 6 Détail du volume horaire : Cours : 10 Travaux pratiques : 50 Projet : 40 Modalités d'organisation et de suivi : Coordinateur : Déroulement et organisation pratique : Two-week hand-on session: 2 practical work/pair of students x 4 days with viva at the end of the session Two-week project session: tokamak design based on physics background and technology limits. Objectifs pédagogiques visés : Contenu : Design, operation and interpretation of experiments around the tokamak WEST. All the technologies used to confine, heat, diagnose and simulate the plasmas are reviewed, through practical work within the CEA/Cadarache Institute of Research on Magnetic Fusion: - Plasma-facing components: overview of the peripheral plasma + plasma-wall interaction, component design cycle, thermo-mechanical and electromagnetic loads, feedback and current problems - Superconductivity applications: dimensioning tokamaks magnetic systems; - Diagnostics: microwave measurements: reflectometry, interferometry, electron cyclotron emission, magnetic probes and loops, neutron spectroscopy and visible measurements/ IR/ X - Heating technology: power transmission lines, plasma coupling antennas, neutral injection technology (sources, accelerators and beams); - Heavy numerical simulations: gyrocinetic turbulence, integrated modelling;. Période(s) et lieu(x) d’enseignement : Période(s) : Février - Mars. Lieu(x) : BURES-SUR-YVETTE CEA/Cadarache

Matières	ECTS	Cours	TD	TP	Cours-TD	Cours-TP	TD-TP	A distance	Projet	Tutorat
Haute densité d'énergie et lasers de puissance	6	20	12	18
Haute densité d'énergie et lasers de puissance Langues d’enseignement : FR ECTS : 6 Détail du volume horaire : Cours : 20 Travaux dirigés : 12 Travaux pratiques : 18 Modalités d'organisation et de suivi : Coordinateur : Equipe pédagogique : J. Santos (UBordeaux) E. d'Humières (UBordeaux) S. Bouquet (CEA-INSTN) A. Casner (CEA-INSTN) G. Duchateau (CEA-INSTN). Déroulement et organisation pratique : 4 semaines de regroupement d'étudiants à Bordeaux : M2 GI-PLATO + étudiants M2 NPU U. Bordeaux. Objectifs pédagogiques visés : Contenu : Fusion par confinement Inertiel (8 h) : Bilan énergétique – Physique du point chaud – Mise en forme temporelle de l’impulsion laser Diagnostics plasma sur LMJ (4 h) : Introduction – Contrainte de conception et d’exploitation sur installation LMJ, ou NIF – Focus sur LMJ PETAL – Observables à mesurer en FCI et différentes classes de diagnostics de rayonnement X et visible – Diagnostics nucléaires Lasers intenses (6h de cours) : Effets non linéaires – Chaînes lasers: Notions de CPA, étirement et compression, diagnostics TP Laser (4h par trinôme) : étirement et compression – Amplification régénérative – Analyse de surface d’onde TP Plasma (5h par trinôme) : claquage laser sur cible solide et dans l’air – Principe de manipulation pompe-sonde laser – Imagerie et filtrage spatiale de phénomènes rapides – Absorption laser dans le plasma – Expansion hydrodynamique d’un plasma laser TD Simulation Hydrodynamique Radiative (9 h) : implosion de la cible – Chocs hydrodynamiques – Mise en forme temporelle de l’impulsion laser – Gain de la cible TD Simulations PIC (3h) : instabilité deux faisceaux – Expansion plasma dans le vide. Période(s) et lieu(x) d’enseignement : Période(s) : Février - Mars. Lieu(x) : Bordeaux

Matières	ECTS	Cours	TD	TP
Radiofréquences	3	20	10
Radiofréquences Langues d’enseignement : FR/AN Intitulé de l’UE en anglais : Physics and technology of radio-frequencies ECTS : 3 Détail du volume horaire : Cours : 20 Travaux dirigés : 10 Modalités d'organisation et de suivi : Coordinateur : Equipe pédagogique : ? (SOLEIL) ? (CNRS/LAL) ? (ENS-PS). Objectifs pédagogiques visés : Contenu : Klystrons, gyrotrons, sources de puissance RF. Cavités accélératrices. Période(s) et lieu(x) d’enseignement : Période(s) : Décembre - Janvier - Février. Lieu(x) : ORSAY
Technologies avancées des accélérateurs	6	40	15	15
Technologies avancées des accélérateurs Langues d’enseignement : AN ECTS : 6 Détail du volume horaire : Cours : 40 Travaux dirigés : 15 Travaux pratiques : 15 Modalités d'organisation et de suivi : Coordinateur : Equipe pédagogique : Chercheurs de laboratoires variés en Europe et engagés dans des recherches au CERN. Déroulement et organisation pratique : 5-week session organized by Joint Universities Accelerator School (15 partner universities over Europe): lessons + tutorials + visits of labs (CERN, PSI, ESRF) + Hand-ons in labs CERN and at Bergoz company. Evaluation via homework and final exams at the end of the session. Objectifs pédagogiques visés : Contenu : Technologies and applications of particle accelerators taught par leading specialists in their fields. Vacuum Particle sources Magnets: design, normal conducting, superconducting RF engineering Beam instrumentation Accelerators: controls, low energy electron accelerators, for industrial & medical appl., High current proton linacs Life-cycle and reliability of particle accelerators. Radiation safety. Période(s) et lieu(x) d’enseignement : Période(s) : Février - Mars. Lieu(x) : Archamps (74)

Matières	ECTS	Cours	TD
Interaction laser-plasma et fusion par confinement inertiel	3	20	10
Interaction laser-plasma et fusion par confinement inertiel Langues d’enseignement : FR/AN Intitulé de l’UE en anglais : Laser-plasma interaction and inertial confinement fusion ECTS : 3 Détail du volume horaire : Cours : 20 Travaux dirigés : 10 Modalités d'organisation et de suivi : Coordinateur : Equipe pédagogique : S. Depierreux (CEA-INSTN) B. Canaud (CEA-INSTN). Objectifs pédagogiques visés : Contenu : I – Principe de la FCI : Critère de Lawson – Fraction brûlée et gain – Implosion de la cible et compression – Modèle de Kidder – Allumage par point chaud – Attaque directe et indirecte et schémas alternatifs d’allumage. II – Hydrodynamique : Effet fusée – Structure de l’écoulement – Pression d’ablation – Chocs, relations de Hugoniot – Absorption du rayonnement – Couplage absorption-hydrodynamique-transport – Instabilités hydrodynamiques III – Conduction thermique électronique et transport radiatif : Spitzer-Härm – Flux limite – Conduction non-linéaire et non-locale – Hydrodynamique radiative. IV – Dépôt d'énergie laser dans le plasma. Pression de rayonnement et force pondéromotrice. V – Couplage d’ondes – Instabilités paramétriques – Seuil d’instabilité – Taux de croissance – Instabilités convectives et absolues – Instabilités Raman et Brillouin – Instabilité deux-plasmons – Instabilités de filamentation et auto-focalisation – Puissance critique – Stabilisation par lissage spatial et temporel. Période(s) et lieu(x) d’enseignement : Période(s) : Janvier - Février. Lieu(x) : ORSAY - GIF-SUR-YVETTE
Optique non linéaire dans les plasmas	3	20	10
Optique non linéaire dans les plasmas ECTS : 3 Détail du volume horaire : Cours : 20 Travaux dirigés : 10 Modalités d'organisation et de suivi : Coordinateur :

Modalités de candidatures

Période(s) de candidatures

Du 27/01/2024 au 14/07/2024

Pièces justificatives obligatoires

Lettre de motivation.
Tous les relevés de notes des années/semestres validés depuis le BAC à la date de la candidature.
Attestation de niveau d'anglais.
Curriculum Vitae.

Pièces justificatives complémentaires

Attestation de niveau d'anglais (obligatoire pour les non anglophones).
Descriptif détaillé et volume horaire des enseignements suivis depuis le début du cursus universitaire.
Dossier VAPP (obligatoire pour toutes les personnes demandant une validation des acquis pour accéder à la formation) https://www.universite-paris-saclay.fr/formation/formation-continue/validation-des-acquis-de-lexperience.
Fiche de choix de M2 (obligatoire pour les candidats inscrits en M1 à l'Université Paris-Saclay) à télécharger sur https://urlz.fr/i3Lo.
Document justificatif des candidats exilés ayant un statut de réfugié, protection subsidiaire ou protection temporaire en France ou à l’étranger (facultatif mais recommandé, un seul document à fournir) :
- Carte de séjour mention réfugié du pays du premier asile
- OU récépissé mention réfugié du pays du premier asile
- OU document du Haut Commissariat des Nations unies pour les réfugiés reconnaissant le statut de réfugié
- OU récépissé mention réfugié délivré en France
- OU carte de séjour avec mention réfugié délivré en France
- OU document faisant état du statut de bénéficiaire de la protection subsidiaire en France ou à l’étranger.

Contact(s)

Responsable(s) de la formation

Olivier GUILBAUD - olivier.guilbaud@universite-paris-saclay.fr

Secrétariat pédagogique

Claude Rabot - claude.rabot@universite-paris-saclay.fr