Etude de la turbulence et du transport par sondes électrostatiques et imagerie rapide dans une colonne de plasma magnétisé

Turbulence and transport in a magnetized plasma column investigated with electrostatic probes and fast imaging

• Auteur / Autrice : Stella Oldenbürger
• Direction : Gérard Bonhomme, Frédéric David Brochard
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance le 27/04/2010
• Etablissement(s) : Nancy 1
• Ecole(s) doctorale(s) : EMMA
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut Jean Lamour (LPMIA)
• Jury : Président / Présidente : Malte Henkel
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Gérard Bonhomme, Frédéric Brochard, Xavier Garbet, Ulrich Stroth, Dominique Grésillon, Malte Henkel
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Xavier Garbet, Ulrich Stroth

Mots clés

Mots clés contrôlés

Diagnostics de plasma

Plasmas (gaz ionisés) -- Instabilités

Plasmas (gaz ionisés) -- Turbulence

Mots clés libres

turbulence plasma

instabilités électrostatiques

transport convectif

couplages non-linéaires

imagerie rapide

Résumé

Cette thèse s'inscrit dans le cadre des recherches visant à caractériser les structures turbulentes dans les plasmas et le transport que celles-ci peuvent engendrer. En complément des mesures par sondes de Langmuir, utilisées pour étudier localement le transport généré par les instabilités, une caractérisation spatiale des structures turbulentes est réalisée dans une section droite de la colonne de plasma grâce à l'utilisation de l'imagerie rapide. L'intensité lumineuse a été reliée à la densité électronique du plasma par la comparaison avec des mesures de sondes et l'utilisation conjointe de filtres interférentiels. Des outils de traitement de données ont été adaptés aux spécificités de l'imagerie (filtrage, extraction de séries temporelles, vélocimétrie). Il a été montré qu'une détection des couplages non-linéaires entre modes est possible à partir des données de caméra. Des couplages simultanés à différents rayons ont ainsi pu être étudiés et leur intensité a pu être reliée à l'évolution temporelle des spectres grâce au calcul de bicohérence en ondelettes

This work is devoted to the caracterization of turbulent structures and the induced transport in a magnetized plasma column. Complementary to Langmuir probe measurements, used for local investigation of instability induced turbulent transport, an accurate spatial caracterization of structures is achieved using fast imaging of the plasma column's cross-section. The fluctuating light intensity has been linked to density fluctuations of plasma electrons by comparisons with probe measurements and the combined use of interference filters. Processing techniques have been adapted to image data (filtering, extraction of time series, velocimetry). It could be shown that detection of non-linear mode couplings is possible via fast imaging. Simultaneous couplings could be studied at different radii and using wavelet bicoherence, the temporal evolution of power spectra could be linked with the coupling intensities