Pertes par couplage et instabilités induites en régime transitoire dans les câbles supraconducteurs pour la fusion : modélisation multiphysique et validation expérimentale

Fusion superconducting cables coupling losses and induced instabilities: multiphysic modelling and experimental validation.

• Auteur / Autrice : Romain Babouche
• Direction : Frédéric Topin
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Sciences pour l'ingénieur : spécialité Energétique
• Date : Soutenance en 2023
• Etablissement(s) : Aix-Marseille
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences pour l'Ingénieur : Mécanique, Physique, Micro et Nanoélectronique (Marseille)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : IUSTI - INSTITUT UNIVERSITAIRE DES SYSTEMES THERMIQUES INDUSTRIELS
• Jury : Président / Présidente : Yannick Marandet
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Frédéric Topin, Louis Zani, Hélène Felice, Alfredo Portone, Carmine Senatore, Marco Breschi, Kamil Sedlak
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Marco Breschi, Kamil Sedlak

Mots clés

Mots clés libres

Supraconductivité

Fusion

Pertes AC

Câble en Conduit

Tomographie

Superconductivity

Fusion

AC loss

Cable In Conduit

Tomography

Résumé

Le but de la thèse consiste donc à améliorer, aussi bien en termes de compréhension que de prédictibilité, la représentation en modèle du phénomène physique engendrant l’instabilité. Sera ainsi continué le développement d’un modèle multi-échelle dynamique de représentation des effets thermo-magnétiques locaux depuis l’échelle des filaments (micron) jusqu’à celle du câble (centimètre), représentés par un modèle (COLISEUM) développé à l’IRFM qui sera amélioré dans ce cadre en convoquant les considérations théoriques et les bases de données expérimentales. A cette fin des applications seront conduites sur des géométries de câbles réels, issues d’analyses tomographiques qui nourriront les modèles. Ces derniers seront confrontés pour validation à des bases de données issues de tests d’aimantation ou de stabilité effectués à froid. Enfin des études prédictives seront menées afin d’identifier les limites de domaines de stabilité en opération pour des tokamaks existants comme JT-60SA ou ITER ou en cours de construction comme DEMO.

The objective of the PhD is to improve the modeling of the physical phenomenon leading to instabilities. From the understanding to the predictive ability. The multi scale model named COLISEUM is developed at the CEA Cadarache, IRFM. It takes into account the thermo-magnetical effects from the strand scale (micrometre) up to the cable scale (centimetre). This model will be improved starting from the previous works. To reach that objective, theoretical considerations and experimental database will be used. Tomographic examinations of real superconducting cable will be conducted and used to determine model inputs. Modeling and theoretical works will be crosscheck with results from magnetization and stability measurements. Finally, predictive studies on conductor stability will be conducted on existing tokamaks such as JT-60SA, ITER or future one such as DEMO.