Recherche Avancée

Thèse soutenue

Etude de l'érosion chimique dans le tokamak Tore-Supra

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Auteur / Autrice : Arnaud Cambe
Direction : Jean-Marc Layet
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Rayonnement et plasmas
Date : Soutenance en 2002
Etablissement(s) : Aix-Marseille 1
Partenaire(s) de recherche : Autre partenaire : Université de Provence. Section sciences

Résumé

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Le travail présenté dans cette thèse traite du problème des interactions entre les particules énergétiques issues d'un plasma thermonucléaire et les parois des tokamaks. Ces interactions posent plusieurs problèmes majeurs : l'usure des parois et la rétention du tritium. Ce mémoire s'articule autour de l'érosion des matériaux carbonés. La première partie est consacrée à l'érosion chimique qui apparaît comme le principal mécanisme comparé à la pulvérisation et à la sublimation induite par bombardement qui peuvent être limités. Nous avons donc dans un premier temps étudié l'érosion chimique ''in situ'' dans le tokamak Tore-Supra, au moyen de diagnostics de spectroscopie optique et de spectrométrie de masse, pour des chocs ohmiques ou avec puissance additionnelle. Nous avons montré qu'il fallait, dans la détermination du taux d'érosion chimique, tenir compte à la fois du méthane et des hydrocarbures plus lourds (C2Dx et C3Dy) produits par érosion chimique. La dépendance du taux de production de CD4 (Y[CD4]) en fonction du flux d'ions deutérium incidents [phi] est de la forme : Y[CD4] α[phi][-0. 23]. On a aussi montré qu'une élévation de la température de surface induit une augmentation du taux Y[CD4]. L'interprétation et la modélisation des résultats ont été effectuées avec un code de Monte Carlo (BBQ). Dans un second temps, nous avons développé et mis en place un diagnostic de spectroscopie infrarouge dans la bande 0. 8-1. 6 [mu]m, dédié à la mesure de température de surface et à l'obtention ainsi qu'à l'identification des raies atomiques et moléculaires émises lors de l'interaction plasma/paroi. Enfin dans la troisième partie pour s'affranchir de l'érosion chimique du carbone, nous présentons l'étude de faisabilité d'un procédé de dépôt ''in situ'' de tungstène à faible température (< 80°C). Cette étude a montré que l'on pouvait recouvrir par la méthode Plasma Assisted Chemical Vapor Deposition (PACVD) l'ensemble de la chambre interne du tokamak avec une épaisseur d'environ 1 mum de tungstène