Étude de l'injection d'atomes neutres rapides dans le tokamak T. F. R.

Study of fast neutral beam injection in the T. F. R. Tokamak

• Auteur / Autrice : Jean-Pierre Roubin
• Direction : André Samain
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance en 1987
• Etablissement(s) : Paris 11
• Partenaire(s) de recherche : Autre partenaire : Université de Paris-Sud. Faculté des sciences d'Orsay (Essonne)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Plasmas (gaz ionisés) -- Confinement

Tokamaks

Mots clés libres

Ion rapide

Atome neutre rapide

Résumé

Lors des expériences d'injection d'atomes neutres rapides dans le tokamak TFR, les élévations de température du plasma sont faibles et saturent à forte puissance. Ce fait amène à remettre en question le schéma classique du transfert de la puissance injectée au plasma thermique et à vérifier expérimentalement ses étapes successives. La transmission et la capture des faisceaux d'atomes neutres dans le plasma sont mesurées par des méthodes calorimétriques et les valeurs obtenues sont en bon accord avec les calculs classiques. Le confinement et la thermalisation des ions rapides sont ensuite étudiés par trois méthodes indépendantes:-l'analyse des atomes neutres rapides d'échange de charge quittant le plasma (un faisceau auxiliaire de neutres modulé permet des mesures résolues spatialement),-l'analyse des flux de neutrons produits lors de l'injection d'ions deutérium dans un plasma de deutérium,-la mesure des courants d'ions rapides non confinés à cause des modulations du champ magnétique toroïdal. Ces expériences montrent qu'un mécanisme non classique transporte les ions injectés les plus énergiques vers la périphérie du plasma. Ce phénomène limite la puissance que l'on peut coupler au centre du plasma et contribue à la détérioration du confinement de l'énergie. On établit alors les rôles respectifs des populations thermiques et non thermiques dans le bilan d'énergie du plasma.

During neutral beam injection experiments on TFR, the increase of the plasma temperature appears to be weak and is saturating at high power. This observation leads to question the classical scheme of power coupling to thethermal plasma and tocheck experimentally its successive stepsheck experimentally its successive steps. First of all, the neutral beam transmission and capture in the plasma, measured by calorimetric methods, are in agreement with the classical calculations. Next the confinement and thermalization of the fast ions is reviewed by means of three different measurements:- charge exchange analysis of fast neutrals leaving the plasma (an auxiliary modulated neutral beam gives a spatially resolved measurement)- neutron flux analysis during injection of deuterium ions into a deuterium plasma- measurement of the fast ions trapped in the toroidal magnetic field ripples. These experiments show that a non-classical mechanism transports the most energetic ions towards the plasma periphery. This phenomenon then limits the overall power that can be effectively absorbed in the plasma centre and contributes to deteriorate the energy confinement. Finally, the respective role of thermal and non-thermal populations in the power balance is addressed.