Maschinenbauingenieur - AD Horn und Target (SY-STI-TCD-2025-169-GRAE)

Stellenbeschreibung

Ihre Aufgaben

Sind Sie ein hochmotivierter Maschinenbau-, Luft- und Raumfahrt- oder Nuklearingenieur oder ein angewandter Physiker, der bereit ist, unserem Team beizutreten? Diese Position umfasst eine spannende Mischung aus theoretischen und Konstruktionsstudien mit starkem Fokus auf Zuverlässigkeitsdesign.

Die TCD (Targets, Collimators and Dumps) Abteilung innerhalb der STI (Sources, Targets, and Interactions) Gruppe ist verantwortlich für alle primären Strahl-Abfangvorrichtungen (BIDs) am CERN. Unsere Beteiligung erstreckt sich über den gesamten Lebenszyklus der Geräte, von der Konzeptentwicklung über Produktion, Installation, Betrieb bis hin zur Stilllegung.

Das Target für den Antiproton Decelerator (AD) ist die Hauptkomponente für die Antiprotonenproduktion in der AD-Anlage des CERN. Antiprotonen werden erzeugt, indem ein hochenergetischer 26 GeV/c Protonenstrahl aus dem Proton Synchrotron (PS) auf das Target trifft. Das aktuelle AD-Target-Design, das seit 2021 in Betrieb ist, verwendet eine 3 mm dicke, 55 mm lange Iridiumstange (eines der dichtesten Materialien mit hoher Ordnungszahl), die in kohlenstoffbasierten Materialien eingekapselt und in einem Ti Gr5 Gehäuse untergebracht ist, das sowohl Kühlung als auch effektive Einschließung bietet.

Jeder Protonenstrahlimpuls setzt eine extrem hohe Energiedichte im Iridiumkern frei, was zu einem nahezu sofortigen Temperaturanstieg von etwa ~2000°C führt und Druckwellen von mehreren GPa im Material erzeugt. Die Erhaltung der Integrität des Targets unter solchen Bedingungen ist entscheidend für die Antiprotonenausbeute, da jeder Verlust an Materialdichte die Effizienz der Antiprotonenproduktion direkt verringern würde.

Ein umfassendes F&E-Programm zur Identifizierung einer optimalen Target-Konfiguration, sowohl hinsichtlich Geometrie als auch Materialien, läuft seit mehreren Jahren. Bemerkenswert ist, dass dieses Programm nun von der bevorstehenden Demontage ehemaliger AD-Targets und der Verwendung neuartiger Abfangmaterialien wie der von KEK entwickelten Wolframlegierung TFGR-W1.1TiC profitieren wird.

Das magnetische Horn für das AD-Target ist eine entscheidende Komponente zur Erzeugung von Antiprotonen, da es die Fokussierung der im Iridium-Target produzierten Antiprotonen ermöglicht. Ohne das Horn wird die Intensität der Antiprotonen um den Faktor 50 reduziert. Das Horn besteht aus einem Innen- und Außenleiter aus Aluminiumlegierung der Serie 7000, durch die ein hoher Strom (bis zu 430 kA in 150 µs) fließt und ein toroidales Magnetfeld von bis zu 16 T zwischen den Leitern erzeugt, um die Antiprotonen zu fokussieren.

Das aktuelle Horn-Design stammt aus den 1990er Jahren. Das Horn wurde bis zum Ende von Run 2 (2018) mit einem Strom von 380 kA betrieben. Mit Beginn von Run 3 im Jahr 2022 wurde der Strom auf 430 kA erhöht, was die Übertragung der Antiprotonen zur AD-Anlage für Experimente erheblich verbesserte. Diese Erhöhung führte jedoch zu mehreren Überschlägen, verursacht durch Funkenbildung an der Kontaktstelle zwischen Innen- und Außenleiter.

Ein Konsolidierungsprogramm wurde initiiert, um die Ursachen dieser Überschläge zu untersuchen. Ziel des Programms ist es, neue magnetische Hörner zu entwerfen, zu produzieren, zu testen und zu installieren, die zuverlässig unter höheren Spitzenstromwerten arbeiten können. Zusätzlich wird die Möglichkeit einer alternativen Leiterkonfiguration und Geometrie geprüft.

In dieser Rolle werden Sie:

• Simulationen für das AD-Target entwickeln, unter Berücksichtigung vergangener Entwicklungen, der Rückmeldungen aus laufenden Post-Irradiation Examination-Aktivitäten und der Verwendung alternativer Abfangmaterialien.
• Zur Konsolidierung des Horn-Designs beitragen, indem Sie Finite-Elemente-Analysen (FEA) durchführen, um die elektromagnetische und thermomechanische Reaktion zu bewerten.
• Eng mit Zeichnern, Physikern und Ingenieuren zusammenarbeiten, um technische Spezifikationen und Vorentwürfe mit den physikalischen Anforderungen abzustimmen.
• Die Konstruktion der konsolidierten Hörner vom Konzeptstadium bis zur Herstellung funktionsfähiger Prototypen koordinieren.
• Die Fertigungsschritte in Zusammenarbeit mit den technischen Supportgruppen koordinieren.
• Instrumentierte Testläufe für die Prototypen definieren und koordinieren.

Weitere Informationen hier .

Ihr Profil

Fähigkeiten:

• Fundiertes technisches Verständnis der Prinzipien des Maschinenbaus mit Expertise in Werkstoffmechanik, Wärmeübertragung und Materialwissenschaft.
• Erfahrung mit relevanten FEA-Softwaretools wie ANSYS Workbench. Kenntnisse in LS-DYNA für thermomechanische Simulationen sind ein großer Vorteil.
• Erfahrung in der Erstellung technischer Dokumente (Ingenieurberichte, wissenschaftliche Publikationen und Beschaffungsspezifikationen).
• Effektive Kommunikations- und zwischenmenschliche Fähigkeiten zur Förderung der Zusammenarbeit.
• Proaktive Problemlösungsmentalität mit der Fähigkeit, Ideen mit technischen Argumenten zu verteidigen.
• Autonomie bei der Bearbeitung spezifischer technischer Aufgaben im Teamkontext.
• Starke Organisationsfähigkeiten zur Verwaltung der eigenen und der Arbeit anderer.
• Praktische Herangehensweise und Bereitschaft zur Unterstützung technischer Aktivitäten.
• Gute Englischkenntnisse in Wort und Schrift mit der Bereitschaft, Französisch zu lernen.

Zulassungskriterien:

• Sie sind Staatsangehöriger eines CERN-Mitglieds- oder assoziierten Mitgliedsstaates .
• Bis zum Bewerbungsschluss verfügen Sie über maximal zwei Jahre Berufserfahrung seit dem Abschluss im Bereich Maschinenbau, Luft- und Raumfahrt, Nukleartechnik (oder einem verwandten Fach) und Ihre höchste Ausbildung ist entweder ein Bachelor- oder Masterabschluss.
• Sie hatten noch keinen CERN-Stipendien- oder Graduierungsvertrag.
• Bewerber ohne Universitätsabschluss sind nicht zugelassen.
• Bewerber mit Doktortitel sind nicht zugelassen.

Zusätzliche Informationen

Bewerbungsschluss: 24.09.2025 um 23:59 CEST.

Vertragsdauer: 24 Monate, mit möglicher Verlängerung auf maximal 36 Monate.

Arbeitszeit: 40 Stunden pro Woche

Geplanter Beginn: 01. November 2025

Diese Position beinhaltet:

• Arbeit in Strahlenbereichen.
• Interventionen in unterirdischen Anlagen.
• Gültiger Führerschein.
• Exposition gegenüber ionisierender Strahlung, eingestuft in Kategorie A.
• Exposition gegenüber elektromagnetischen Feldern unter bestimmten Bedingungen.

Aufgrund der berufsbedingten Gesundheitsrisiken dieser Position muss der ausgewählte Kandidat vor Vertragsangebot eine medizinische Freigabe erhalten.

Stellenreferenz: SY-STI-TCD-2025-169-GRAE

Arbeitsbereich: Maschinenbau

Was wir bieten

• Ein monatliches Stipendium zwischen 5196 und 5716 Schweizer Franken (netto).
• Abdeckung durch das umfassende Gesundheitssystem des CERN (für Sie, Ihren Ehepartner und Ihre Kinder) sowie Mitgliedschaft im CERN Altersvorsorgefonds.
• Je nach individueller Situation: Umzugskostenbeihilfe; Familien-, Kinder- und Säuglingszulagen; Reisekostenerstattung zu Beginn und Ende des Vertrags.
• 30 Tage bezahlter Urlaub pro Jahr.
• On-the-Job- und formale Schulungen am CERN sowie interne Sprachkurse für Englisch und/oder Französisch.

Über uns

Am CERN, der Europäischen Organisation für Kernforschung, erforschen Physiker und Ingenieure die grundlegende Struktur des Universums. Mit den weltweit größten und komplexesten wissenschaftlichen Instrumenten untersuchen sie die Grundbausteine der Materie – fundamentale Teilchen, die mit nahezu Lichtgeschwindigkeit kollidiert werden. Dieser Prozess liefert Physikern Hinweise darauf, wie Teilchen interagieren, und gibt Einblicke in die fundamentalen Naturgesetze. Erfahren Sie mehr unter http://home.cern.

Vielfalt ist seit der Gründung ein integraler Bestandteil der Mission des CERN und ein fest verankerter Wert der Organisation. Die Beschäftigung einer vielfältigen Belegschaft ist zentral für unseren Erfolg.