A new modelling for the cross-field transport of diverted edge plasma in 2D transport simulations: application to SolEdge2D-EIRENE
Serafina Baschetti
Lundi 02/12/2019, 14h00-18h00
Salle René GRAVIER 506 rdc, CEA Cadarache

Avis de Soutenance

Mlle Serafina BASCHETTI

Ecole doctorale ED353 : Sciences pour l’Ingénieur : Mécanique, Physique, Micro et Nanoélectronique
Soutiendra publiquement ses travaux de thèse intitulés

A new modelling for the cross-field transport of diverted edge plasma
in 2D transport  simulations: application to SolEdge2D-EIRENE


dirigés par Monsieur Éric SERRE et Monsieur Hugo BUFFERAND

Soutenance prévue le lundi 2 décembre 2019 à 14H00
Lieu :   CEA Cadarache, Saint-Paul-Lez-Durance
Salle : René Gravier – IRFM



Composition du jury proposé

 

M. Éric SERRE 

CNRS – M2P2 

Directeur de thèse

Mme Martine BAELMANS 

KU Leuven

Rapporteur

M. Ulrich STROTH 

IPP Garching

Rapporteur

M. Philippe GHENDRIH 

CEA 

Examinateur

M. David MOULTON 

UKAEA

Examinateur

M. Hugo BUFFERAND 

CEA  

Co-directeur de thèse

 

 

 

 

Mots-clés :

 

transport turbulent, physique des plasmas, tokamak, réduction de modèles, plasma de bord

 

 

 

L’opération du réacteur à fusion de prochaine génération, ITER, nécessitera le développement d'outils numériques fiables permettant d'estimer les paramètres clés de fonctionnement à un coût de calcul raisonnable. Les codes de transport répondent à cette exigence car ils reposent sur des équations fluides bidimensionnelles, moyennées sur les fluctuations temporelles, simulant les grandes échelles temporelles de la même manière que les modèles « Reynolds Averaged Navier-Stokes » couramment utilisés dans la communauté des fluides neutres. De plus, les codes de transport peuvent rassembler la plupart des ingrédients physiques régissant le comportement du plasma de bord (topologie magnétique, géométrie et réponse de la paroi…). Cependant, leur prévisibilité est limitée par une description inadéquate des flux turbulents perpendiculaires aux lignes de champ magnétique. En effet les flux perpendiculaires, supposés diffusifs, sont grossièrement déterminés par des coefficients de diffusion homogènes "adhoc" ou empiriques. Pour inclure de l’information sur la turbulence et améliorer la prédictibilité de ces modèles, nous présentons dans ce travail un nouveau modèle pour estimer de manière cohérente la distribution des flux perpendiculaires dans les codes de transport. La stratégie consiste à introduire en physique des plasmas des outils numériques efficaces largement utilisés dans la communauté de la turbulence en fluides neutres, en particulier le modèle "kepsilon" dans lequel sont introduites des équations de transport pour l'énergie turbulente cinétique moyenne « k » et le taux de dissipation de l’énergie turbulente « epsilon ». Ces équations semi-empiriques dérivées pour les fluides neutres ne peuvent pas être appliqués directement pour la modélisation des flux perpendiculaires dans les plasmas en raison de différentes propriétés de turbulence. Par conséquent, nous suggérons une adaptation du modèle k-epsilon pour les plasmas à confinement magnétique, où deux équations de transport pour l’énergie cinétique turbulente et son taux de dissipation sont dérivées algébriquement, incluant la physique de l’instabilité d’interchange, responsable de la distribution "ballonnée" du transport perpendiculaire dans le plasma de bord. Différentes approches empiriques sont décrites pour fermer les paramètres libres, notamment via l’utilisation de lois d’échelle multi-machines. Le nouveau modèle est intégré au code de transport SolEdge2D-EIRENE, développé en collaboration entre le CEA et le laboratoire M2P2 de l'Université d'Aix-Marseille. Les résultats numériques sont discutés et comparés aux données expérimentales sur WEST et TCV.

Contact : vi214773