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Thèse soutenue

Étude de la turbulence de bord dans les plasmas de tokamaks

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Auteur / Autrice : Yanick Sarazin
Direction : Guy Pelletier
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Physique
Date : Soutenance en 1997
Etablissement(s) : Université Joseph Fourier (Grenoble, Isère, France ; 1971-2015)

Résumé

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Cette these remet en cause la description classique du transport turbulent en terme de diffusion, et propose un nouveau cadre d'analyse theorique. Dans les plasmas, l'approche standard de la turbulence suppose que la taille et la frequence caracteristiques des fluctuations sont tres inferieures a celles de l'equilibre. Cette hypothese permet une etude avec un forcage par un gradient d'equilibre constant. Notre etude privilegie le forcage par un flux, levant ainsi la contrainte de separabilite d'echelle. Nous developpons un modele cellulaire 1d auto-organise critique ou soc. Le transport local a seuil en gradient est couple a l'etat des sites voisins. Le systeme est force par une source coherente en volume, l'ionisation des neutres. En accord avec l'experience, le transport moyen peut etre decrit en termes de diffusion et de convection, bien que le transport local soit d'une toute autre nature. L'instabilite d'interchange est etudiee sur les lignes de champ ouvertes connectees a la paroi. Le modele 2d de cette instabilite a seuil est utilise dans les deux cas de forcage, par un gradient et par un flux. Dans le premier cas, le transport est homogene et diffusif. La taille des cellules turbulentes est fixee par l'allure du taux de croissance et les conditions aux limites imposees par l'interface plasma-paroi ; les processus de cascade d'energie jouent un role negligeable. Lorsque le systeme est force par un flux constant, le transport est inhomogene et caracterise par un flux sortant convectif intermittent, des avalanches. Une statistique sur des particules test ne rend que partiellement compte du transport fluide observe. Le modele reproduit les observations experimentales :les fluctuations relatives de densite sont maximales au bord, et le profil exhibe une decroissance exponentielle, a nouveau compatible avec un transport diffusif, bien que le transport reel ne le soit pas.