Skip to Main content Skip to Navigation
Theses

Impurity transport in tokamak plasmas: gyrokinetic study of neoclassical and turbulent transport

Résumé : La compréhension du transport d’impuretés dans les tokamaks est cruciale. Une des raisons vient du choix d’utiliser du tungstène pour le divertor d’ITER. En effet, les noyaux lourds ne sont que partiellement ionisés dans le coeur du plasma, ils peuvent alors fortement rayonner et entrainer une diminution importante de la qualité du plasma. Une accumulation des impuretés au coeur du plasma est souvent observée au sein des tokamaks. Cette accumulation est souvent attribuée à la physique néoclassique mais le transport turbulent pourrait bien dominer dans la zone de gradient dans ITER. Dans le cas des impuretés légères, les transports néoclassique et turbulent sont du même ordre de grandeur dans les machines actuelles. Jusqu’à récemment, le calcul des flux néoclassique et turbulent étaient réalisés de façon distincte, supposant implicitement que les deux canaux de transport sont indépendants. On peut se demander si cette hypothèse est valide. En effet, des simulations préliminaires obtenues avec le code gyrocinétique GYSELA ont montré l’existence d’une synergie entre transports néoclassique et turbulent dans le cas des impuretés. Mais la compréhension théorique de cette synergie était manquante. Des simulations utilisant un nouvel opérateur de collision, des conditions aux limites plus réalistes et des sources plus flexibles ont été réalisées. Ces simulations ont permis de confirmer l’existence d’une synergie et un mécanisme permettant sa compréhension a été trouvé. La turbulence peut générer des asymétries poloidales. Un travail analytique réalisé pendant cette thèse permet de prédire le niveau et la structure de la partie axisymétrique du potentiel électrique. Deux mécanismes sont à l’origine des asymétries poloidales du potentiel électrique: à haute fréquence, la compressibilité du flot est à l’origine de l’asymétrie et la théorie prédit une structure en sinus comme dans le cas des GAMs. Pour les fréquences plus basses, le ballonnement de la turbulence engendre l’asymétrie poloidale. Dans ce cas une structure en cosinus est prédite par le modèle analytique. Une nouvelle prédiction du flux d’impureté néoclassique en présence d’asymétries poloidales et d’anisotropie de la pression a été réalisée. Il s’avère que les contributions banane/plateau et Pfirsch-Schlüter sont fortement impactées par la présence d’asymétries poloidales et d’anisotropie de la pression. Un bon accord a été trouvé entre la nouvelle prédiction et une simulation réalisée avec GYSELA pour laquelle la turbulence est à l’origine des asymétries poloidales et de l’anisotropie de la pression.
Complete list of metadatas

Cited literature [92 references]  Display  Hide  Download

https://hal.archives-ouvertes.fr/tel-01961598
Contributor : Peter Donnel <>
Submitted on : Thursday, December 20, 2018 - 9:23:10 AM
Last modification on : Wednesday, October 16, 2019 - 1:25:00 AM
Document(s) archivé(s) le : Friday, March 22, 2019 - 12:53:22 PM

File

thesis_v3.pdf
Files produced by the author(s)

Identifiers

  • HAL Id : tel-01961598, version 1

Citation

Peter Donnel. Impurity transport in tokamak plasmas: gyrokinetic study of neoclassical and turbulent transport. Plasma Physics [physics.plasm-ph]. Aix Marseille Université, 2018. English. ⟨tel-01961598v1⟩

Share

Metrics

Record views

609

Files downloads

296