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Emission model of the ablation cloud of a Hydrogen pellet 
Modèle d’émission d’un nuage d’ablation de glaçon d’hydrogène

Pellet injection is mandatory for the fueling of next generation devices (ITER, DEMO…). Nevertheless, the experimental reproduction of the conditions expected in these devices is not possible in present day tokamaks. Predictions are thus exclusively based on modelling, a consequence of which is that it is mandatory to validate the available ablation/deposition codes as thoroughly as possible. It is only at this price that it will be possible to extrapolate their predictions to reactor-like devices with a high enough degree of confidence.
An essential step of this validation process is the determination of the main characteristics of the pellet ablation cloudlets (dimensions, density and temperature, distribution of the different atomic excited states). This is done through the analysis of fast camera images around a number of selected wavelengths, and of the spectrum in the wavelength domain l = 450-700 nm. This analysis requires an emission model (both lines and continuum) coupled with a 3-D radiative transfer calculation in the cloudlet.
A first version of such a model already exists. The work to be done consists in:
 -    Calculate / classify the different cloud shapes and images that can be obtained depending on the density and temperature distributions (only one maximum at the cloudlet center, two maxima separated by a dark region…). The LHD fast camera database will be used for this step.
-    Calculate synthetic images and spectrum of ablation clouds from simulations with the HPI2 pellet ablation/deposition code and compare them with measurements.

 

L'alimentation en combustible des machines de prochaine génération (ITER, DEMO…) sera nécessairement faite par injection de glaçons. Cependant, reproduire les conditions régissant la physique de l'alimentation dans ces machines est impossible dans les tokamaks actuels. Les prédictions sont donc essentiellement basées sur des simulations. Il est donc nécessaire de valider les codes d'ablation/déposition aussi soigneusement que possible, car c'est seulement à ce prix qu'il sera possible d'accorder à leurs prédictions aux réacteurs un degré de confiance suffisant. 
Une étape essentielle de ce processus de validation est la détermination des caractéristiques principales des nuages d'ablation des glaçons (dimensions, densité et température, distribution des différents états d'excitation des atomes). Cela se fait par l'analyse d'images prises par une caméra rapide autour d'un ensemble de longueurs d'onde spécifiques, ainsi que du spectre d'émission dans le domaine de longueur d'onde l = 450-700 nm. Cette analyse requiert un modèle d'émission (aussi bien des raies atomiques que du continuum) couplé à un calcul de transfert de radiation 3D dans le nuage.
Une première version d'un tel modèle existe. Le travail à faire consiste à :
-    Calculer / classer les différentes formes / images qui peuvent être obtenues à partir des distributions de densité et température (un seul maximum centré, deux maxima séparés par une zone plus sombre…). On utilisera pour ce faire la base de données de la caméra rapide installée sur le stellarator LHD ;
-    Calculer des images et un spectre synthétique  de nuages d'ablation  à partir de simulations avec le code d'ablation/déposition de glaçons HPI2 et les comparer avec les mesures. 

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