Modélisation du bord d'un plasma de fusion en vue d'ITER et validation expérimentale sur JET

Autor: Guillemaut, Christophe
Jazyk: angličtina
Rok vydání: 2013
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Popis: Les conditions pour la fusion DT peuvent-être obtenues dans les tokamaks. Dans ces machines, l'interaction plasma-paroi et l'extraction de puissance sont gérées dans une cavité appelée divertor. Toutefois, les hautes puissances impliquées et les limitations des composants face au plasma (CFP) sont problématiques. Ce domaine fait l'objet de nombreuses recherches dans le contexte de ITER qui doit démontrer 500 MW de puissance fusion durant 400 s. Ces opérations nécessitent sur la réduction des flux de chaleur sur les CFP à un niveau gérable et repose sur le détachement du plasma dans le divertor qui implique la décroissance des flux de particules et de chaleur. Malheureusement, ce processus demeure difficile à modéliser. Le but the ce doctorat est d'utiliser la modélisation d'expériences de JET avec EDGE2D-EIRENE pour faire des progrès dans la compréhension du détachement. Les simulations reproduisent le détachement observé en environnement C comme Be/W. La distribution du rayonnement est reproduite par le code en C mais des écarts subsistent en Be/W. La comparaison entre différents processus de physique atomique montre que les collisions élastiques ion-molécule sont responsables du détachement. Ce processus permet le confinement des neutres dans le divertor ainsi que des pertes de moments significatives à basse température lorsque le plasma est recombinant. La comparaison entre EDGE2D-EIRENE et SOLPS4.3 montre des tendances similaires pour le détachement. Les deux codes suggèrent que tout processus capable d'améliorer le confinement des neutres dans le divertor devrait faciliter la modélisation du détachement.
The conditions required for fusion can be obtained in tokamaks. In most of these machines, the plasma wall-interaction and the exhaust of heating power are handled in a cavity called divertor. However, the high heat flux involved and the limitations of the materials of the plasma facing components (PFC) are problematic. Many researches are done this field in the context of ITER which should demonstrate 500 MW of DT fusion power during ~ 400 s. Such operations could bring the heat flux on the PFC too high to be handled. Its reduction to manageable levels relies on the divertor detachment involving the reduction of the particle and heat fluxes on the PFC. Unfortunately, this phenomenon is still difficult to model. The aim of this PhD is to use the modelling of JET experiments with EDGE2D-EIRENE to make some progress in the understanding of the detachment. The simulations reproduce the observed detachment in C and Be/W environments. The distribution of the radiation is well reproduced by the code for C but with some discrepancies in Be/W. The comparison between different sets of atomic physics processes shows that ion-molecule elastic collisions are responsible for the detachment seen in EDGE2D-EIRENE. This process provides good neutral confinement in the divertor and significant momentum losses at low temperature, when the plasma is recombining. Comparison between EDGE2D-EIRENE and SOLPS4.3 shows similar detachment trends but the importance of the ion-molecule elastic collisions is reduced in SOLPS4.3. Both codes suggest that any process capable of improving the neutral confinement in the divertor should help to improve the modelling of the detachment.
Databáze: Networked Digital Library of Theses & Dissertations
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