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Flux de particules sur le diagnostic visible/infrarouge pour ITER

TITRE: Modélisation optique du flux de particules neutres sur les miroirs face au plasma du diagnostic visible/infrarouge pour ITER

 

Le système équatorial visible grand angle / infrarouge (WAVS) est l'un des principaux diagnostics d'ITER consacré à la protection de la machine. Il permettra la surveillance grand champ des composants internes de la machine. Ce système passe par la thermographie infrarouge (plage de 3-5μm) et l’observation dans le visible (600-700 nm) des principaux composants face au plasma.
Une des problématiques principales de ce type de diagnostic est la conception et la réalisation des miroirs qui font directement face au plasma. En effet, bien que soumis à des contraintes extrêmes (haute température, flux neutronique, …), ces miroirs devront conserver des performances optiques (transmission, qualité de surface) suffisante pour permettre la surveillance de l’intérieur du tokamak.

Deux phénomènes aux effets combinés dégraderont les performances optiques des miroirs : l’érosion due aux particules neutres générées au sein du plasma et la déposition d’impuretés provenant des surfaces environnantes. Ces deux phénomènes (érosion/déposition) doivent être quantifiés dans le cas du diagnostic WAVS. 
La géométrie particulière des premiers miroirs du WAVS nécessite une modélisation de ces deux effets pour déterminer les dégradations que subiront les surfaces optiques et ainsi envisager les solutions de mitigations à mettre en place. En particulier, les miroirs sont protégés par un baffle (cône qui limite le flux incident). La géométrie de ce baffle pourra faire l’objet d’une optimisation afin de diminuer les effets d’érosion/déposition.

 

L’objectif de ce stage est de contribuer à une meilleure connaissance des phénomènes d’érosion et de déposition au niveau du premier miroir du diagnostic WAVS. Pour ce faire, l’étudiant développera dans un premier temps une simulation numérique optique des miroirs face au plasma à l’aide du logiciel optique Zemax. Dans un second, l’étudiant travaillera sur l’analogie entre le parcours des neutres et des impuretés avec les photons. Ce travaillera permettra d’optimiser la géométrie du baffle afin de limiter les effets érosion/déposition sur le premier miroir.

L’étudiant devra être autonome, avoir le sens de l’initiative et d’adaptation. Une rigueur dans la démarche de réalisation du sujet de stage et dans la rédaction du rapport est également attendue.

Mise à jour : 29/11/2018
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