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Modélisation numérique de scenarios à fort rayonnement dans les plasmas des tokamak WEST et JT60SA

Mathématiques - Analyse numérique - Simulation Physique théorique Sciences pour l’ingénieur

Résumé du sujet

Le plus grand tokamak existant au monde, JT-60SA, est un dispositif construit conjointement par le Japon et l'UE sur le site de Naka (Japon), avec une participation particulièrement importante de la France. Il a été mis en service en 2023 et son exploitation commencera dans deux ans. Dans sa première phase il sera équipé d'un divertor refroidi par inertie, c’est-à-dire sans éléments de paroi activement refroidis. Afin de maximiser la durée de la décharge, il sera donc important de développer des scénarios opérationnels qui maximisent la fraction rayonnée, en particulier au bord du plasma, tout en maintenant le cœur du plasma aussi chaud que possible. Le but de cette thèse est de préparer de tels scenarios par des simulations numériques appropriées, effectuées avec SOLEDGE-EIRENE, le code dédié à l’étude du transport et de la turbulence dans le plasma de divertor, développé conjointement par l’IRFM CEA et les laboratoires M2P2 et PIIM d’Aix-Marseille Université. Le travail de thèse comporte d’une part l’extension du domaine de calcul de SOLEDGE en implémentant un module décrivant le transport dans la région de cœur du tokamak et d’autre part son couplage avec la région de bord actuellement modélisée. Cette extension est indispensable pour prendre en compte de manière auto consistante l’interaction plasma de cœur et plasma de bord et prédire correctement le comportement du plasma dans sa globalité. Afin de valider les résultats numériques ainsi que pour préparer la deuxième phase d’exploitation de JT60SA, des expériences dédiées sur WEST seront proposées, réalisées et comparées avec les prédictions de SOLEDGE-EIRENE.

Laboratoire

Institut de recherche sur la fusion par confinement magnétique
Service Chauffage et Confinement du Plasma
Transport Turbulence et MagnétohydroDynamique
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