Thèse soutenue

Etude du plasma de divertor dans les machines de plasma linéaires : expériences et modélisation avec un code de transport de bord

FR  |  
EN
Auteur / Autrice : Karol Jesko
Direction : James Paul GunnRichard Van Der Sanden
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Physique et sciences de la matière
Date : Soutenance le 10/01/2019
Etablissement(s) : Aix-Marseille en cotutelle avec Technische hogeschool (Eindhoven, Pays-Bas)
Ecole(s) doctorale(s) : Ecole Doctorale Physique et Sciences de la Matière (Marseille)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de Recherche sur la Fusion par confinement Magnétique (CEA Cadarache, Saint-Paul-lez-Durance) - Dutch Institute for fundamental energy research
Jury : Président / Présidente : Gilles Cartry
Examinateurs / Examinatrices : Ebert Ute, Gerrit Kroesen, Hennie Van Der Meiden
Rapporteurs / Rapporteuses : Bruce Lipschultz, Detlev H. Reiter

Résumé

FR  |  
EN

Les prédictions concernant le fonctionnement des divertors de tokamak reposent généralement sur des codes de transport de bord, consistant en un code de plasma fluide associé à un code de Monte Carlo pour les espèces neutres. Les machines linéaires Magnum-PSI et Pilot-PSI chez DIFFER, produisant des plasmas comparables à ceux d'ITER (Te ∼ 1 eV, n_e ∼ 10²⁰ m⁻³). Dans cette thèse, les décharges de plasma ont été étudiées expérimentalement et par modélisation utilisant le code Soledge2D-Eirene afin de: a) rechercher quels phénomènes doivent être inclus dans la modélisation pour reproduire les tendances expérimentales et b) pour mieux interpréter les expériences . Expérimentalement, l’effet de la pression neutre Pn a été étudié par diffusion Thomson, par une sonde de Langmuir, par spectroscopie visible et par calorimétrie. Nous avons montré qu'un faisceau de plasma peut être efficacement terminé par une couche de gaz neutre. Ensuite, à partir de comparaisons d’expériences et de simulations, nous avons montré qu’il était essentiel d’inclure les collisions élastiques entre le plasma et les molécules pour pouvoir reproduire les expériences. De plus, la Te proche de la cible est systématiquement surestimé, ce qui sous-estime le taux de recombinaison. Enfin, nous avons montré expérimentalement l’importance de l’inclusion de la recombinaison de surface dans le flux d’énergie de surface dans les plasmas à basse température. Les travaux présentés dans cette thèse contribuent à la compréhension des interactions plasma-neutre, en particulier dans les concepts de divertors plus fermés de nouvelle génération (MAST-upgrade, DIII-D).