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Magnetic screening currents and coupling losses induced in superconducting magnets for thermonuclear fusion

Résumé : Les tokamaks visent à produire de l'énergie par fusion thermonucléaire en chauffant un plasma d'hydrogène jusqu'à 150 millions K et en le confinant à l’aide d’un champ magnétique intense créé par des aimants transportant d’importants courants. La supraconductivité est un atout précieux ici car permettant de réduire la taille des aimants et leur consommation énergétique en contrepartie d’un refroidissement cryogénique. Cependant, dans les tokamaks, des variations de champ magnétique apparaissent (ex : décharge du solénoïde central) et génèrent des pertes par induction dans les aimants. Si leur température augmente trop, ils peuvent perdre leur état supraconducteur lors d’une transition brutale appelée "quench": afin de les protéger, ils sont déchargés de leur courant entraînant ainsi la perte du plasma. Nous avons concentré notre travail sur la modélisation de ces pertes car leur connaissance est cruciale pour le bon dimensionnement du refroidissement des aimants et la prédiction des limites opérationnelles du tokamak. Afin d'améliorer la compréhension physique de ce phénomène complexe et de proposer des solutions simples mais réalistes, facilement intégrables dans des plateformes multiphysiques déjà fortement sollicitées par la modélisation d'autres effets, nous avons choisi d'adopter une approche analytique. Les câbles présents dans les tokamaks ayant une architecture assez complexe (centaines de brins torsadés ensemble), nous avons mené des études analytiques et expérimentales aux différentes échelles du câble; nous comparons ensuite les résultats de notre approche à ceux d'autres modèles existants (ex : numériques) et, lorsque cela est possible, à l'expérience.
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https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-02171185
Contributor : Alexandre Louzguiti <>
Submitted on : Tuesday, July 2, 2019 - 4:55:56 PM
Last modification on : Monday, July 8, 2019 - 10:13:23 AM

File

PhD_Manuscript_AL_v6.pdf
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  • HAL Id : tel-02171185, version 1

Citation

Alexandre Louzguiti. Magnetic screening currents and coupling losses induced in superconducting magnets for thermonuclear fusion. Superconductivity [cond-mat.supr-con]. UNIVERSITE D’AIX-MARSEILLE / COMMISSARIAT A L’ENERGIE ATOMIQUE, 2017. English. ⟨tel-02171185⟩

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