Physique et Ingénierie de l`Energie - Nova

Responsables:
Laurent Audouin, Paris Sud (NTE): [email protected].fr
Frédéric Mazaleyrat, ENS Cachan (SEE): [e-mail]
Contact(secrétariat) :
Vanessa Chicharo: [e-mail]
http://hebergement.u-psud.fr/m2pie/
Admission :
Le Master est ouvert à des étudiants détenteurs
d’une première année de Master de Physique ou
Physique
Appliquée, ainsi qu'aux étudiants en dernière année
d’école d’ingénieurs.
Le recrutement se fait sur dossier et entretien.
La date limite de dépôt des dossiers est fixée au
30 mai pour la 1ière session d’admission et au 31 juillet
pour la seconde. Les pièces à fournir sont précisées sur
le site de la formation.
Objectifs :
Le Master Physique et Ingénierie de l'Energie forme des ingénieurs aptes à
travailler sur l'ensemble des techniques de production, transport et stockage de
l'énergie, plus particulièrement les méthodes innovantes de production comme le
solaire ou le vecteur hydrogène.
Le secteur de l'énergie est en plein développement au niveau mondial, tant du
fait des besoins énergétiques soutenus que des contraintes environnementales de
plus en plus fortes. Cette formation intéresse tant les laboratoires publics (CNRS,
CEA), les organismes de régulation (ERDF), et les entreprises de toute taille, des
PME innovantes aux très grandes entreprises comme EDF ou AREVA.
Structure de la formation:
Le premier semestre est orienté vers les techniques physiques (parcours
NTE, Université Paris Sud) ou vers les système électriques (parcours SEE, ENS
Cachan); le second semestre permet aux deux parcours de se croiser et permet
d'approfondir la dimension production d'énergie, transport, ou stockage, tout en
complétant les connaissances générales par le biais de séminaires.
Le stage de fin de Master, d'une durée minimale de 3 mois, est réalisé
indifféremment en entreprise ou en laboratoire. La poursuite en doctorat est
possible.
Master 2
Master 2
Physique et
Physique et
Ingénierie de l'Energie
Ingénierie de l'Energie
Spécialité de 2e année des Masters
Physique Appliquée et Mécanique
Ingénierie, Systèmes et Technologies
Emplois et carrières: Emplois et carrières:
R&D des PME en énergies innovantes
Laboratoires industriels
Grandes entreprises et organismes du secteur de l'énergie (EDF, AREVA, CEA, IFP, ERDF...)
Laboratoires publics de recherche (CNRS, universités)
Nouvelles Technologies de l'Energie (NTE)
●Interaction particules-matière I
●Techniques numériques
●Physique des plasmas
●Interaction particules-matière II : applications
●Carburants du futur & combustibles nucléaires
●Neutronique et physique des réacteurs
Systèmes d'Energie Electrique (SEE)
●Matériaux pour l'énergie
●Modélisation électromagnétique
●Électromagnétisme et thermodynamique
●Actionneurs électriques
●Réseaux d’énergie électriques
●Optimisation de systèmes électromagnétiques
●Électronique de puissance avancée
Spécialisations: 5 UE au choix
●Efficacité énergétique et énergies renouvelables
●Electrochimie
●Pile à combustible et filière hydrogène
●Solaire photovoltaïque
●Solaire: production et stockage distribué
●Convertisseurs électromécaniques non-conventionnels
●Intégration de puissance
●Contrôle, commande et sûreté de fonctionnement
●Matériaux isolants et décharges électriques
●Matériaux magnétiques
●Matériaux actifs, problèmes couplés
Stage
Entreprise ou Laboratoire
3 mois minimum, rapport et soutenance orale

Interaction particule-matière I
C. Petrache (PR CSNSM), I. Matea (MC IPNO)
Modèles et réaction nucléaires, sections efficaces,
cinématique relativiste, interaction des particules
lourdes, des électrons et positrons, des neutrons
avec la matière, réactions nucléaires induites par
les neutrons, interaction des gamma avec la
matière, applications des gammas, protonthérapie
Introduction à la physique des plasmas
J.L. Raimbault (MC IPNO)
Classification des plasmas, mouvement d’une
particule chargée, collisions et diffusions, équation
d’état, coefficients de transport, modélisation
fluide d’un plasma, ondes dans les plasmas,
stabilités et instabilités, éléments de théorie
cinétique
Méthodes Monte-Carlo, algorithmes aléatoires
F. Jedrzejewesky, M. Roger (Ingénieurs CEA)
Applications élémentaires, convergence, variance.
Algorithme d’Ising, analyse multidimensionnelle,
markovienne. Calcul stochastique. Processus de
diffusion. Equation de Fokker-Planck. Intégrales
de chemin. Matrices aléatoires. Réseaux de
neurones.
Interaction particule-matière II – applications
O. Plantevin (MC CSNSM)
Rappels et compléments de radioactivité.
Datation. Méthodes d’analyse par faisceaux d’ions
: PIXE. Analyse par diffusion Rutherford. Analyse
par réactions nucléaires. Projet appliqué.
Physique des réacteurs
M. Moiron (CEA-INSTN)
Rappels de physique nucléaire. Ecoulements et
échanges thermiques en réacteur. Métallurgie
nucléaire, matériaux sous irradiation. Filières de
réacteurs, programmes. Fonctionnement et
contrôle. Sûreté des installations et
radioprotection.
Combustibles nucléaires et carburants du
futur L. Audouin (MC IPNO) et X. Montagne (IFP)
Combustibles nucléaire: ressources,
enrichissement, combustibles UOx et Mox,
retraitement,politiques des déchêts.
Carburants du futur: contexte technique,
environnemental et normatif, paramètres clés,
biocarburants, carburants de synthèse, émissions.
Matériaux pour l’énergie
Frédéric Mazaleyrat (ENS Cachan), P. Molinié
(Supélec), L. Daniel (MC)
Conducteurs et supraconducteurs. Matériaux
magnétiques: phénoménologie, hystérésis.
Magnétisme microscopique. Diélectriques: semi-
conduction, isolants réels, polarisation, relaxation,
pertes, claquage. Propriétés mécaniques.
Modélisation électromagnétique
L. Pichon (DR CNRS), X. Mininger (MC), L.
Santandréa (IE CNRS)
Equations de Maxwell, discrétisation, éléments
finis 2D et 3D, problèmes transitoires, application
aux courants de Foucault et aux ondes
électromagnétiques, couplage thermique et
mécanique, compatibilité électromagnétique
Électromagnétisme et thermodynamique
F. Bouillault (PU), M. Lo Bue (CR CNRS)
Opérateurs différentiels élémentaires. Équations
de Maxwell en présence de matière. Nature
tensorielle des grandeurs. Prise en compte du
mouvement. Thermodynamique
Actionneurs électriques
Éric Monmasson (PU, ENS), M. Gabsi (PU, ENS)
Conversion électromécanique. Classification des
machines électriques. Machines synchrones à
simple et double excitation. Modélisation
dynamique en vue de la commande. Commande
scalaire. Commande vectorielle.
Réseaux d’énergie électrique
M. Petit, M. Hennebel, Y. Phulpin (Supelec)
Architecture des réseaux (production, transport,
distribution). Contraintes de bon fonctionnement.
Sûreté du système (système de protection).
Insertion des ENR. Réseaux électriques,
systèmes embarqués. Vers le tout électrique.
Électronique de puissance avancée
François Costa (PU), D. Sardanac (Supelec)
Electronique de puissance, convertisseurs
statiques. Commutation zéro tension, zéro
courant. Onduleurs. Convertisseurs DC-DC.
Alimentations à découpage. CEM dans les
dispositifs de conversion. Perturbations.
Optimisation de systèmes électromagnétiques
Claude Marchand (PU), H. Ben Ahmed (MC)
Position d’un problème d’optimisation, problèmes
mono-objectif, méthodes d’optimisation
déterministes et stochastiques, position d’un
problème pénalisé. TP et études de cas.
NTE (Paris Sud)
SEE (Cachan)
Efficacité énergétique, énergies renouvelables V. Bourdin (IR LIMSI), Th. Faure (MC LIMSI)
Analyse énergétique, systèmes de cogénération , pompes à chaleur, géothermie basse température,
régulation. Ressources solaires , solaire thermique, variabilité, stockage. Energie éolienne, ressources,
hydroliennes, turbines hydrauliques
Solaire photovoltaïque J.P.Kleider (DR CNRS – LGEP)
Introduction au photovoltaïque. La jonction P-N Les filières : silicium cristallin, polycristallin, et amorphe.
Matériaux III-V et II-VI. Limites au rendement et stratégies d’amélioration. Cellules de troisième génération
Piles à combustible et filière hydrogène P. Millet (PR– ICMMO), M. Guymont (PR– ICMMO)
Présentation de la filière hydrogène (2 heures) Production d’hydrogène. Purification de l’hydrogène.
Stockage et distribution de l’hydrogène. Production de chaleur et d’électricité. Les systèmes réversibles.
Les risques associés à l’hydrogène
Electrochimie P. Millet (PR– ICMMO)
Fondements, concepts. Conductivité électrique des solutions électrolytiques. Thermodynamique des
chaînes galvaniques. Cinétique de transfert de charge interfaciale. Techniques d’analyse. Procédés
d'intérêt industriel. Photo-électrochimie : physique des interfaces semi-conducteur/électrolyte.
Convertisseurs électromécaniques non-conventionnels M. Gabsi (PU), H. Ben Ahmed (MC)
Machines à réluctance à variable, machines hybrides, types de machines synchrones. Caractéristiques
des machines électriques embarquées. Modélisation, dimensionnement. Conception des actionneurs
électriques. Études de cas dans le domaine du transport: véhicules électriques, hybrides.
Contrôle-commande et sûreté de fonctionnement D. Diallo (MC), M. Hilairet (MC), E. Monmasson (PU)
Lois de commande avec ou sans capteur mécanique. Observateurs d’état linéaires et non linéaires.
Architecture de systèmes de commande. Contraintes d’implantation. Détection, diagnostic de défauts et
commande tolérante. Sûreté de fonctionnement. Architecture et stratégie de reconfiguration
Intégration de puissance É. Labouré (PU), Z. Khatir (DR INRETS), S. Lefebvre (PU)
Généralités et problématiques (haute température, refroidissement). Structures de conversion, matériaux
et technologies adaptées. Techniques de modélisation de conception et d’optimisation géométrique.
Problématiques des assemblages multimatériaux, modes de défaillance, notions de fiabilité
Grands réseaux d’énergie électrique M. Petit (Supélec), M.Hennebel (Supélec), Y. Phulpin (Supélec)
Répartition des puissances dans un réseau maillé, approximation du courant continu, plan de production
optimal en situation de monopole, régimes transitoires, sûreté. Impact des ENR: réserve, plan de tension,
flux aux interconnexions, spécificités des réseaux insulaires, limites à l’insertion massive d’ENR. Apport
des FACTS pour la gestion du réseau
Matériaux magnétiques M. Lo Bue (CR CNRS), F. Mazaleyrat (MC), V. Russier (CR CNRS)
Origine physique des pertes. Modèles d’hystérésis statique, modèles scalaires, vectoriels, critique des
modèles. Modèles d’hystérésis dynamique, courants de Foucault, traînage, relaxation. Familles de
matériaux, propriétés et applications. Critères de choix d’un matériau magnétique. Micromagnétisme.
Caractérisation des propriétés magnétiques.
Matériaux actifs et problèmes couplés Y. Bernard (MC), L. Daniel (MC), M. Lo Bue (CR CNRS), X.
Mininger (MC), L. Santandrea (IE CNRS)
Couplage magnéto-électrique: mécanismes physiques, relations de comportement, applications.
Couplage magnéto-élastique: mécanismes physiques, relations de comportement, applications.
Phénomènes de couplage magnéto-thermique (effet magnéto-calorique): mécanismes physiques,
relations de comportement, applications. Bureau d’étude : modélisation de phénomènes de couplage
multiphysique
Matériaux isolants et décharges électriques P. Molinié (Supélec), Philippe Testé (CR CNRS)
Réactions de la matière, solide ou gazeuse, aux champs électriques intenses. Conséquences sur
l’ingénierie des matériaux et des structures. Processus physicochimiques. Applications: électrotechnique,
spatial, génie de l’environnement, biotechnologies. Comportement de la matière isolante sous champ
électrique intense dans les matériaux isolants, solides ou gazeux. TP.
Options de 2e semestre