Ion tempeture measurements in the scrape-off layer of the Tore Supra Tokamak

par Martin Kocan

Thèse de doctorat en Physique des Plasmas

Sous la direction de Gérard Bonhomme et de James Paul Gunn.

Soutenue le 06-10-2009

à Nancy 1 , dans le cadre de EMMA , en partenariat avec LPMIA (laboratoire) .

Le président du jury était Michel Vergnat.

Le jury était composé de Gérard Bonhomme, James Paul Gunn, Jan Stöckel, Volker Rohde, André Grosman, Guido van Oost, Michel Vergnat.

Les rapporteurs étaient Jan Stöckel, Volker Rohde.

  • Titre traduit

    Mesure de la température ionique dans le plasma périphérique du Tokamak Tore-Supra


  • Résumé

    La thèse décrit les mesures de températures ioniques (Ti) dans la Scrape-Off-Layer (SOL) – un paramètre important cependant rarement mesuré – à l'aide d'une sonde Analyseur à Retard de Champ (RFA) installée sur le Tokamak Tore Supra. La thèse s'organise en 4 chapitres. Dans le premier sont brièvement rappelés les enjeux de la fusion nucléaire, la géométrie des limiteurs et la physique la SOL, le principe des sondes de Langmuir, etc. Sont aussi adressés les différents diagnostics dédiés aux mesures de Ti dans la SOL, utilisés dans le passé. Le second chapitre est consacré au RFA. Le principe de l'analyseur, les détails techniques et opérationnels sur Tore Supra ainsi que les effets instrumentaux sur les mesures y sont abordés. Il est conclut que l'influence instrumentale sur les mesures RFA de Ti sont relativement faibles. Dans le troisième chapitre, les mesures systématiques de Ti (ainsi que d'autres paramètres) dans la SOL de Tore Supra sont présentées. Il est montré que le rapport Ti / Te > 1 (Te étant la température électronique) dans la SOL, mais aussi dans le plasma confiné ; et que ce rapport augmente avec le rayon plasma. Un autre résultat important est que Ti dans la SOL change significativement, suivant étroitement les paramètres centraux, alors que Te dans la SOL n'évolue presque pas. Dans le dernier chapitre est présenté le statut actuel de trois projets en cours visant à valider indépendamment la mesure de Ti dans la SOL de Tore Supra : le développement d'une tête de sonde à tunnel segmenté permettant une mesure des fluctuations de Ti dans la SOL ; la mesure de Ti au bord des plasmas du Tokamak Joint European Torus (JET) ; et la comparaison des mesures de RFA avec les mesures de spectroscopie d'échange de charge et recombinaison (CXRS) sur Tore Supra.


  • Résumé

    The thesis describes measurements of the scrape-off layer (SOL) ion temperature Ti – an important but yet rarely measured parameter – with a retarding field analyzer (RFA) probe in the limiter tokamak Tore Supra. The thesis is organized in four chapters. In the first chapter, some well known facts about nuclear fusion, limiter SOL, Langmuir probes, etc. are briefly recalled. Various diagnostics for SOL Ti measurements developed in the past are addressed as well. The second chapter is dedicated to the RFA. The principle of the RFA, technical details and operation of the Tore Supra RFA, and the influence of instrumental effects on RFA measurements are addressed. It is concluded that the influence of instrumental effects on RFA Ti measurements is relatively small. In the third chapter, the systematic measurements of Ti (as well as other parameters) in the Tore Supra SOL are presented. It is shown that Ti / Te >1 (with Te being the electron temperature) in the SOL but also in the confined plasma, and increases with radius. Also important result is that while SOL Ti changes significantly, following the core properties rather closely, SOL Te hardly changes at all. In the final chapter the present status of three ongoing projects aimed at the independent validation of SOL Ti measurements in Tore Supra is presented: the development of the segmented tunnel probe for fast SOL Ti measurements, the measurement of edge ion temperature in Joint European Torus (JET) tokamak, and the comparison of RFA with charge exchange recombination spectroscopy in Tore Supra.


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