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Simulation numérique du transport dans le plasma de bord en configuration stellarator par une méthode éléments-finis d’ordre élevé Galerkin discontinue.

Défis technologiques Energie, thermique, combustion, écoulements Sciences pour l’ingénieur Simulation numérique

Résumé du sujet

La configuration stellarator est retenue par la start-up Renaissance Fusion pour le développement d’un prototype de réacteur à Fusion. Cette configuration non-axisymétrique ne peut pas actuellement être modélisée avec l’outil d’étude du plasma de bord SOLEDGE3X développé à l’IRFM qui se base sur un algorithme volumes-finis avec un maillage aligné sur des surfaces de flux axisymétriques (adapté pour la configuration tokamak). Depuis quelques années, une collaboration entre l’IRFM et le laboratoire M2P2 (Marseille) a permis de développer une version éléments-finis de SOLEDGE utilisant une méthode Hybrid Discontinuous Galerkin (HDG) d’ordre élevé sur un maillage non-aligné avec le champ magnétique. En relaxant la contrainte sur l’alignement du maillage avec le champ magnétique, cette version HDG plus flexible peut en théorie simuler la configuration stellarator. Cependant, les applications actuelles se sont orientées en majorité sur la configuration tokamak pour WEST et ITER (modélisation 2D-axisymétrique). Une extension à une configuration 3D non-axisymétrique prometteuse pour simuler le ripple dans WEST (champ d’erreur lié au nombre fini de bobines) a démontré la capacité du code à simuler ce type de configuration magnétique complexe. Le travail de thèse consistera à améliorer cette version éléments-finis de SOLEDGE et à l’appliquer pour la première fois à une configuration stellarator. En particulier, il conviendra de définir les méthodes numériques les plus efficaces pour traiter la forte anisotropie du transport de la chaleur.

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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