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Thèse Elisée Trier le lundi 7 juin 2010 à 13h30

Soutenance de thèse le 7 juin 2010 à 13h30 (Ecole Polytechnique Palaiseau amphi Becquerel)

Champ électrique radial dans les plasmas de tokamak non axi-symétrique, étude par réflectométrie Doppler/ Radial electric field in non axisymetric tokamak plasmas, study using Doppler reflectometry

Jury :
U. Stroth
H. Weisen
X. Garbet
E. Rosencher
P. Hennequin

Résumé :

Les recherches sur la fusion thermonucléaire par confinement magnétique visent à l’obtention de plasmas chauffés majoritairement par les réactions de fusion entre les ions Deuterium et Tritium. Cette thèse se place dans la problématique générale de l’étude du transport turbulent, qui limite les performances d’un tokamak.

Le champ électrique radial (dirigé vers l’intérieur ou extérieur du plasma, de géométrie torique), objet d’étude de cette thèse, peut être à l’origine de barrières de transport lorsque son cisaillement devient suffisamment important pour causer une décorrélation des structures tourbillonnaires. Lors de ce travail de thèse, nous nous sommes intéressé aux mécanismes à l’origine de la génération spontanée du champ électrique radial à l’intérieur de la dernière surface magnétique fermée.

Sur le tokamak Tore Supra (Cadarache), un diagnostic de réflectométrie (ou rétrodiffusion) Doppler permet une mesure quasi-directe de la vitesse de dérive électrique associée au champ électrique radial. L’influence du ripple, ondulation de l’intensité du champ magnétique dans la direction toroïdale dûe au nombre fini de bobines, est mise en évidence par comparaison des mesures avec les prédictions de plusieurs modèles, associés à différents régimes de diffusion (ripple-plateau, piégeage local).

Nous étudions ensuite en plus en détail un cas expérimental où le champ électrique radial, usuellement négatif à l’intérieur du plasma, devient localement positif ; ce qui suggère la présence de mécanismes alternatifs non-ambipolaires. Le rôle possible de l’activité MHD et des ilots magnétiques est discuté à partir des mesures effectuées.

Nuclear fusion research aims at producing plasmas mainly heated by fusion reactions between Tritium and Deuterium ions. This work deals with the problem of turbulent transport,which is one of the main limiting factors in the performance of tokamak operation.

This PhD work focus on the radial electric field (Er, pointing outwards/inwards from the plasma). The latter can generate transport barriers when its shearing rate is sufficient to cause a turbulence decorrelation. We have investigated the mechanisms causing the spontaneous generation of the radial electric field inside the last closed magnetic surface.

In the Tore Supra tokamak, a Doppler reflectometer allows a quasi-direct measurement of the electric drift velocity due to Er. The effect of ripple (a periodic variation of the magnetic field between two coils, in the toroidal direction) is shown by comparing the measurements with predictions from various models, corresponding to different diffusion regimes (ripple-plateau, local trapping).

In some special experimental conditions, a locally positive radial electric field has been measured inside the last closed flux surface in Tore Supra, which contrasts with the usual negative Er in this region. This suggests the presence of other non-ambipolar mechanisms. A discussion on the possible role of MHD activity and islands based on the Doppler reflectometry measurements is made.


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