Impact of 3D non axisymmetrical magnetic perturbations on the transport and turbulence in the edge plasma of tokamaks
Impact des perturbations magnétiques 3D non axisymétriques sur le transport et la turbulence dans le plasma de bord des tokamaks
Résumé
For an energy mix, the mastery of nuclear fusion offers the opportunity for a abundant and renewable source of energy. The tokamaks showed the best performance for confining a fusion plasma using magnetic fields and were chosen as the next generation of machines for research in fusion (ITER). The evacuation of heat flows and the increase in the time of containment are the two main challenges for tokamaks. They are directly in connection with the perpendicular, essentially turbulent transport towards the wall. For improve confinement, mode H is sought. It creates a pedestal on the pressure in the edge plasma, reducing the perpendicular transport but is associated with relaxations, the ELMs, responsible for a transitory influx of heat on the walls beyond tolerable limits. To remove or mitigate ELMs, disturbances 3D Magnetics (MPs) have been added through external coils. The impacts MPs on the ELMs, the L-H transition, their screening or their resonance on the magnetic field have been studied. Few data exist on their impact on the turbulence due to the difficulty of experimental measurements and the complexity of the tools numbers needed.
In this thesis, we address the issue by modeling the edge plasma, from the outside of the core to the SOL. 2 complementary codes are used: a fluid code Turbulent electrostatic 3D, TOKAM3X and a medium field, SOLEDGE3X_HDG.
Pour un mix énergétique, la maîtrise de la fusion nucléaire offre l’opportunité d’une source d’énergie abondante et renouvelable. Les tokamaks ont montré lesmeilleurs performances pour confiner un plasma de fusion grâce à des champs magnétiques et ont été choisis comme la prochaine génération de machines pour la recherche en fusion (ITER). L’évacuation des flux de chaleur et l’augmentation du temps de confinement sont les deux principaux défis pour les tokamaks. Ils sont directement en lien avec le transport perpendiculaire, essentiellement turbulent, vers le mur. Pour améliorer le confinement, lemode H est recherché. Il crée un piedestal sur la pression dans le plasma de bord, réduisant le transport perpendiculaire mais est associé à des relaxations, les ELMs, responsables d’un afflux de chaleur transitoire sur les murs au-delà des limites tolérables. Pour supprimer oumitiger les ELMs, des pertubations magnétiques 3D (MPs) ont été ajoutées grâce à des bobines externes. Les impacts des MPs sur les ELMs, la transition L-H, leur écrantage ou leur résonance sur le champ magnétique ont été étudiés. Peu de données existent sur leur impact sur la turbulence dû à la difficulté de mesures expérimentales et à la complexité sur les outils numériques nécessaires. Dans cette thèse, nous abordons la question par la modélisation du plasma de bord, de l’extérieur du coeur à la SOL. 2 codes complémentaires sont utilisés : un code fluide 3D électrostatique turbulent, TOKAM3X et un à champs moyens, SOLEDGE3X_HDG.
Origine : Fichiers produits par l'(les) auteur(s)