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M2 Grands Instruments - Plasmas Lasers Accelerateurs Tokamaks

Candidater à la formation
  • 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
ORSAY
PALAISEAU
GIF SUR YVETTE
BURES SUR YVETTE
ARCHAMPS
BORDEAUX
ST PAUL LES DURANCE
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 Cours-TD Cours-TP TD-TP A distance Projet Tutorat
Relativité, électromagnétisme, plasmas 2 14 6
Projets et organisation des grandes installations 2 20 10
Physique et technologies transversales 3 20 10
Physique des tokamaks 3 20 10
Physique des plasmas-laser 3 20 10
Physique des accélérateurs 3 20 10
Méthodes numériques 3 20 24
Manipulations auprès des grandes installations 3 36
Matières ECTS Cours TD TP Cours-TD Cours-TP TD-TP A distance Projet Tutorat
Projets numériques - simulations 2 24
Manipulations auprès des grandes installations 2 24
Matières ECTS Cours TD TP Cours-TD Cours-TP TD-TP A distance Projet Tutorat
Irradiation, matériaux 3 20 10
Détection, mesure 3 20 10
Matières ECTS Cours TD TP Cours-TD Cours-TP TD-TP A distance Projet Tutorat
Interaction plasma-matériaux 3 20 10
Détection, mesure, rayonnement 3 20 10
Matières ECTS Cours TD TP Cours-TD Cours-TP TD-TP A distance Projet Tutorat
Plasmas denses 2 14 6
Interaction laser ultra-intense - plasma 4 27 13

Cours + TD + TP + Stage.

Matières ECTS Cours TD TP Cours-TD Cours-TP TD-TP A distance Projet Tutorat
Stage 21
Matières ECTS Cours TD TP Cours-TD Cours-TP TD-TP A distance Projet Tutorat
Tokamaks : fonctionnement et recherche 6 10 50 40
Confinement, chauffage, transport 3 20 10
Matières ECTS Cours TD TP Cours-TD Cours-TP TD-TP A distance Projet Tutorat
Interaction laser-plasma et fusion par confinement inertiel 3 20 10
Haute densité d'énergie et lasers de puissance 6 20 12 18
Matières ECTS Cours TD TP Cours-TD Cours-TP TD-TP A distance Projet Tutorat
Technologies avancées des accélérateurs 6 40 15 15
Radiofréquences 3 20 10
Modalités de candidatures
Période(s) de candidatures
Du 27/01/2021 au 14/07/2021
Pièces justificatives obligatoires
  • Tous les relevés de notes des années/semestres validés depuis le BAC à la date de la candidature.

  • Curriculum Vitae.

  • Lettre de motivation.

  • Attestation de niveau d'anglais.

Pièces justificatives complémentaires
  • Attestation de niveau d'anglais (obligatoire pour les non anglophones).

  • Curriculum UE (descriptifs des UE suivies) des deux dernières années.

  • Fiche de choix de M2 (obligatoire pour les candidats inscrits en M1 à l'Université Paris-Saclay) à télécharger sur https://www.universite-paris-saclay.fr/admission/etre-candidat-nos-formations-master.

  • Dossier VAPP (obligatoire pour toutes les personnes demandant une validation des acquis pour accéder à la formation).

Contact(s)
Responsable(s) de la formation
Secrétariat pédagogique