Étude de la microturbulence par réflectométrie dans un plasma de fusion sur le tokamak Tore-Supra

Study of fusion plasma microturbulence by reflectometry on Tore Supra tokamak

• Auteur / Autrice : Thomas Gerbaud
• Direction : Stéphane Heuraux
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique des plasmas
• Date : Soutenance le 06/11/2008
• Etablissement(s) : Nancy 1
• Ecole(s) doctorale(s) : EMMA
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de Physique des Milieux Ionisés et Applications
• Jury : Président / Présidente : Sadruddin Benkadda
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Sadruddin Benkadda, Stéphane Heuraux, Dominique Grésillon, Henri Weissen, Xavier Litaudon, Frédéric Clairet
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Dominique Grésillon, Henri Weissen

Mots clés

Mots clés contrôlés

Plasmas (gaz ionisés) -- Densité

Plasmas (gaz ionisés) -- Turbulence

Spectroscopie de réflectance

Tokamaks

Mots clés libres

Tore Supra

Résumé

La réflectométrie à balayage en fréquence en polarisation extraordinaire permet de mesurer des spectres locaux en nombre d’onde radiaux, S[_n/n](kr, r), et ainsi les profils radiaux de fluctuations de densité du plasma, sur le tokamak Tore Supra. La décomposition sur une base d’ondelettes – outil d’analyse position-fréquence – a permis de prendre en compte la forte variation radiale de la turbulence mesurée. Une attention particulière a été prêtée à la validation des spectres et profils turbulents mesurés, avec d’une part la confrontation avec des mesures expérimentales (réflectométries, sondes) et des simulations numériques. Cette mesure des fluctuations de densité a été appliquée à l’analyse du transport local, par l’étude de l’impact de la collisionnalité normalisée, __, sur le confinement du plasma. Ces analyses adimensionnelles permettent de comparer directement les plasmas réalisés dans les différents tokamaks. Une nette diminution du temps de confinement normalisé a été mise en évidence : B_E _ __-0.5±0.15. Point d’innovation, les profils radiaux de fluctuation de densité mesurés ont montré une forte augmentation de la turbulence de bord (r/a>0.8) liée à l’augmentation du __ – augmentation aussi observée à l’aide de la réflectométrie Doppler – fournissant donc une base physique expliquant la diminution de B_E avec __. Les régions plus centrales n’ont pas présenté de variations nettes (_n/n, _eff). Des simulations du plasma de coeur (code de stabilité linéaire KineZero et code gyrocinétique non-linéaire GYRO) ont été menées, afin d’analyser le comportement expérimental du plasma.

Fast-sweeping reflectometry in extraordinary mode allows direct measurement of radial wavenumber local spectra S(_n/n](kr, r), and radial profiles of density fluctuations, on Tore Supra tokamak. Wavelet-based approach – a mathematical tool for position-frequency analysis – made possible to consider the strong radial variation of the measured turbulence. Special consideration was given to the validation of spectra and turbulent profiles measurements, by comparing with experimental measurements (reflectometries, probes) and numerical non-linear gyrokinetic simulations. This density fluctuations measurement method has been used to analyse the local transport, by performing a dimensionless scaling on collisionnality, __. The scaling experiments allow direct comparisons of plasmas from different tokamaks. A clear decrease of the normalized confinement time of the plasma energy with the normalized collisionnality was observed : B_E _ __-0.5±0.15. These new measurements of density fluctuations profiles have shown an intense rise of the edge turbulence (r/a > 0.8) when increasing – also observed by Doppler reflectometry diagnostic – providing a physical explanation of the loss of confinement with the normalized collisionnality. More central regions did not present apparent variations (_n/n, _eff). Core plasma simulations (linear stability code KineZero and non-linear gyrokinetic GYRO) were performed, in order to analyse the experimental behaviour of the plasma.