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Étude des vitesses de dérive fluides dans le plasma de bord des tokamaks : Modélisation numérique et comparaison simulation/expérience
Robin LEYBROS
Fri, Dec. 11th 2015, 10:30-12:30
Amphi 3 de l’Ecole Centrale de Marseille

Robin LEYBROS soutiendra sa thèse devant le jury composé de :

M. Giovanni MANFREDI, Institut de Physique et Chimie des Matériaux de Strasbourg (rapporteur)

M. Ulrich STROTH, Institut Plasma Physik, Garching, Allemagne (rapporteur)

M. Benoit LABIT,  Ecole Polytechnique de Lausanne, Suisse (examinateur)

M. Paolo INNOCENTE, Consorzio RFX, Padoue, Italie (examinateur)

M. Guido CIRAOLO, IRFM CEA et M2P2/École Centrale Marseille, France (codirecteur de thèse)

Mme Pascale HENNEQUIN, Laboratoire de Physique des Plasmas, Palaiseau, France. (codirectrice de thèse)

M. Philippe GHENDRIH, IRFM CEA, France (examinateur)

M. Patrick BONTOUX , M2P2, Marseille, France (directeur de thèse)

 

Le transport des particules et de la chaleur dans la zone de bord des tokamaks joue un rôle déterminant à la fois sur les performances du plasma confiné et sur l’extraction de la puissance et ainsi la durée de vie des composants face au plasma. C’est dans ce contexte que s’inscrit ce travail de thèse, qui porte sur le rôle joué par les écoulements transverses au champ magnétique dans l’équilibre entre dynamique parallèle et dynamique perpendiculaire qui régit la région périphérique d’un tokamak. Ces écoulements peuvent produire des asymétries poloidales du dépôt de chaleur et de particules sur les composants face au plasma, et plus généralement des asymétries des diverses quantités dans le plasma. Les vitesses de dérive radiale sont d’origine électrique (liées à la présence d'un champ électrique radial résultant de l’équilibre des charges) ou liées aux effets de la géométrie toroïdale induisant une inhomogénéité du champ magnétique (vitesse de gradient-courbure). Pour progresser dans la compréhension de ces phénomènes, la modélisation numérique du transport et de la turbulence en géométrie complexe est indispensable. En complément, des outils de diagnostic synthétique permettant de modéliser les processus de mesure dans les plasmas numériques sont développés pour permettre une comparaison réaliste entre modèles et expériences. La modélisation des vitesses de dérive perpendiculaire a été introduite dans le code SOLEDGE2D décrivant le transport de la densité, quantité de mouvement et énergie d’un plasma de tokamak. Nous avons d’abord étudié l'impact d'un champ électrique prescrit sur les équilibres plasma, pour comprendre les mécanismes à l'origine des asymétries du plasma et étudier l'établissement d'écoulement parallèle et d'asymétrie du dépôt de chaleur sur les composants face au plasma. Nous avons ensuite implémenté un modèle auto-consistant de résolution du potentiel électrique dans les équations fluides de SOLEDGE2D afin de comprendre l'équilibre du champ électrique et d'étudier l'effet de la configuration magnétique du tokamak et de la vitesse de gradient-courbure sur ce dernier. Dans la deuxième partie de cette thèse, un diagnostic synthétique permettant de modéliser les mesures expérimentales de rétro-diffusion Doppler a été développé et testé en vue d'être appliqué aux simulations du code fluide 3D turbulent, TOKAM3X. Ce diagnostic permet de mesurer la vitesse perpendiculaire du plasma à partir du mouvement des fluctuations de densité. Il a été utilisé ici pour comparer les asymétries de vitesse observées expérimentalement aux asymétries mesurées dans les simulations numériques.

Contact : LA216364

 

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