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Robin Varennes a soutenu sa thèse "Génération d’écoulements dans les plasmas de tokamak : compétition et synergies entre turbulence et effets néoclassiques"
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Le mardi 13 décembre 2022, Robin Varennes a soutenu sa thèse "Génération d’écoulements dans les plasmas de tokamak : compétition et synergies entre turbulence et effets néoclassiques".
Résumé :
La génération des écoulements dans les plasmas de tokamak est un sujet primordial, notamment car leur contrôle via injection de moment externe dans les futurs réacteurs sera difficilement réalisable et voire même impossible. Les écoulements jouent pourtant un rôle majeur dans la stabilité et la performance d’un plasma de fusion. Dans cette thèse, la génération de l’écoulement perpendiculaire aux lignes de champ, associé au champ électrique radial, est étudiée dans deux contextes expérimentalement pertinents. Dans une premier temps, l’effet d’une perturbation 3D du champ magnétique comme celle causée par la modulation provenant du nombre fini de bobines toroïdales, aussi appelé ripple", est étudié. Une telle perturbation affecte la vitesse toroïdale du plasma, elle-même générée de façon spontanée par la turbulence. De nombreuses études expérimentales sur différents tokamaks ont montré que ces deux effets impactent drastiquement la vitesse toroïdale du plasma. À l'aide d'un modèle théorique et de simulations effectuées avec le code gyrocinétique GYSELA, la compétition et la synergie entre turbulence et ripple a été observée et quantifiée. Des études préliminaires montrent alors que l'effet du ripple sur les écoulement ne sera pas négligeable au bord dans ITER. Dans un second temps, les expériences récentes sur le tokamak WEST montrant que le champ électrique radial est sensible au taux d’enroulement des lignes de champ magnétique, appeléfacteur de sécurité", sont investiguées numériquement via des simulations gyrocinétiques. Comme observé expérimentalement, ces simulations montrent que le champ électrique radial se creuse lorsque le facteur de sécurité et l’intensité turbulente diminue. L’effet majoritaire vient du transfert d’énergie turbulente variant avec le facteur de sécurité, qui favorise soit les écoulements à très basse fréquence appelés "zonal flow" , soit ceux à plus haute fréquence appelés «GAMs».
Jury:
Directeur de thèse : M. Xavier GARBET, Commissariat à l’énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)/Institut de Recherche sur la Fusion par confinement Magnétique (IRFM)
CoDirecteur de thèse : Mme Laure VERMARE, Centre national de la recherche scientifique(CNRS)/Laboratoire de Physique des Plasmas (LPP)
Rapporteur : M. Stephan BRUNNER, Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne(EPFL)/Swiss Plasma Center(SPC)
Rapporteur : M. Tobias GOERLER, Max Planck Institute for Plasma Physics(IPP Garching)
Examinateur : Mme Daniela GRASSO Istituto dei Sistemi Complessi - CNR and Dipartimento di Energia (ISC-CNR)
Examinateur : M. Peter BEYER Laboratoire de Physique des Interactions Ioniques et Moléculaires (PIIM)
Examinateur : M. Yanick SARAZIN CEA Cadarache
Examinateur : M. Etienne GRAVIER Université de Lorraine/Institut Jean Lamour
Also in this section :
- 2022 Summer School for undergraduate students: From the laboratory to the distant universe, the World of Plasmas
- Henri Decauchy defended his PhD "Physics of cold plasma jets - Fundamental study of guided streamers and applications to oncology"
- Lui Habl defended his PhD "Investigation of DC and RF biased gridded ion thruster plume phenomena"
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- Pascal Chabert receives the Silver Medal from CNRS
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- The first international symposium on CO2 recycling by plasma/catalysis closes the H2020 PIONEER project
- A competition for the spontaneous rotation of the plasma
- Opening of applications for the Master M2 of Physics of Plasmas and Fusion
- Non Thermal Plasmas for in situ resources utilization (ISRU) in Mars missions
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- Océane Blaise defended her PhD "Cold atmospheric plasma improves bactericidal activity and stimulates phagosome maturation of macrophages"
- Robin Varennes defended his PhD "Flow drive in tokamak plasmas: competition and synergies between turbulence and neoclassical effects"
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- A moment model that captures non-Maxwellian electron energy distribution function effects in partially-ionized plasmas
