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Etude de la turbulence dans le plasma de bord des réacteurs compacts à fort champ magnétique

Défis technologiques Physique corpusculaire et cosmos Physique des plasmas et interactions laser-matière Simulation numérique

Résumé du sujet

Les flux de chaleur dans les réacteurs à fusion par confinement magnétique posent un défi important pour les composants face au plasma. La puissance du plasma est concentrée sur une petite surface de la paroi du tokamak, atteignant potentiellement des flux de 100 MW/m² dans ITER, ce qui dépasse les limites technologiques actuelles des matériaux utilisés. L'atténuation de ces flux thermiques implique de transférer de l'énergie à des particules non confinées telles que des photons ou des atomes neutres avant d'atteindre la paroi. Ce mécanisme de transfert est réalisé par l’interactions plasma-neutres et par l’injection d’impuretés légères qui rayonnent dans le plasma de bord, augmentant ainsi la surface de dépôt thermique et réduisant donc le flux de chaleur par unité de surface. Les simulations numériques jouent un rôle crucial dans l’étude de ces régimes dissipatifs. Le projet de thèse proposé vise à comprendre les lois d'échelle expérimentales décrivant la largeur du plasma de bord en les comparant à des simulations « premiers principes » de la turbulence de bord avec le code SOLEDGE3X. Le projet implique deux tâches principales : analyser les paramètres clés du plasma qui gouvernent la largeur du canal du flux thermique et développer une version linéaire de SOLEDGE3X pour explorer les instabilités à l'origine du transport turbulent. Ces recherches sont essentielles pour concevoir des réacteurs à fusion magnétique compacts et innovants à champ élevé ainsi que pour lever les incertitudes des lois d’échelle empiriques actuelles.

Laboratoire

Institut de recherche sur la fusion par confinement magnétique
Service de Physique des Plasmas de Fusion
Groupe Mesures Physiques Plasma
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