Interaction entre îlots magnétiques de déchirement et turbulence dans les plasmas de tokamaks

Interplay between tearing mode islands and turbulence in tokamak plasmas

• Auteur / Autrice : Roméo Bigué
• Direction : Magali Muraglia, Peter Donnel
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : PHYSIQUE & SCIENCES DE LA MATIERE - Spécialité : ENERGIE, RAYONNEMENT ET PLASMA
• Date : Inscription en doctorat le 01/09/2023
• Etablissement(s) : Aix-Marseille
• Ecole(s) doctorale(s) : École Doctorale Physique et Sciences de la Matière (Marseille)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : PIIM - Physique des Interactions Ioniques et Moléculaires

Mots clés

Mots clés libres

Simulation numérique

Plasmas de tokamak

Turbulence

Îlots magnétiques

Mode de déchirement

Numerical simulation

Tokamak plasmas

Turbulence

Magnetic islands

Tearing mode

Résumé

Le premier objectif de la thèse sera d'étudier comment la turbulence et les profils de densité et pression sont affectés par la présence d'un îlot magnétique. Pour cela, un îlot magnétique ad hoc, correspondant à un mode de déchirement saturé en l'absence de turbulence sera introduit de manière statique dans le code GYSELA. Cette approche annule de facto la rétroaction de la turbulence sur l'îlot magnétique et permettra une étude fine de la propagation de la turbulence au travers de l'îlot magnétique. En particulier, la modification par l'îlot de l'excitation linéaire des instabilités sous-jacentes sera comparée aux effets non-linéaires tels que la propagation de la turbulence en milieu stable. Le second objectif de la thèse sera d'étudier l'impact de la turbulence sur la stabilité, la croissance et la saturation de l'instabilité de déchirement. Pour cela, des simulations de l'instabilité de déchirement sans turbulence (il est possible de supprimer artificiellement la turbulence dans une simulation) seront comparées à des simulations identiques mais avec turbulence. Là encore, les physiques linéaire et non-linéaire seront étudiées au travers notamment du développement de nouveaux diagnostics de post-traitement des simulations numériques. Enfin si le temps le permet, une comparaison entre résultats expérimentaux obtenus sur le tokamak coréen KSTAR et prédiction numérique sera réalisée. De nouvelles mesures expérimentales pourront également être obtenues sur le tokamak WEST pour cette comparaison simulation/expérience.

The first objective of the thesis will be to study how turbulence and density and pressure profiles are affected by the presence of a magnetic island. To this end, an ad hoc magnetic island, corresponding to a saturated tearing mode in the absence of turbulence, will be statically introduced into the GYSELA code. This approach de facto cancels out the feedback from turbulence on the magnetic island and will enable a detailed study of the propagation of turbulence through the magnetic island. In particular, the modification by the island of the linear excitation of the underlying instabilities will be compared with non-linear effects such as the propagation of turbulence in a stable medium. The second objective of the thesis will be to study the impact of turbulence on the stability, growth and saturation of the tearing instability. To this end, simulations of the tearing instability without turbulence (it is possible to artificially suppress turbulence in a simulation) will be compared with identical simulations but with turbulence. Here again, linear and non-linear physics will be studied, in particular through the development of new diagnostics for post-processing numerical simulations. Finally, if time permits, a comparison between experimental results obtained on the Korean tokamak KSTAR and numerical predictions will be carried out. New experimental measurements may also be obtained on the tokamak WEST.