Mise en suspension par laser de poussières générées lors du fonctionnement des réacteurs de fusion

par Aude Vatry

Thèse de doctorat en Sciences des matériaux, physique, chimie et nanosciences

Sous la direction de Christian Grisolia et de Philippe Delaporte.

Le président du jury était Jean-Yves Natoli.

Le jury était composé de Christian Grisolia, Philippe Delaporte, Jean-Yves Natoli, Khaled Hassouni, Florence Garrelie, François Gensdarmes.

Les rapporteurs étaient Khaled Hassouni, Florence Garrelie.


  • Résumé

    Lors du fonctionnement d’une machine de fusion, les interactions plasma-parois conduisent à des processus d’érosion des matériaux et à la production de particules. Ces poussières sont principalement composées de carbone et de tungstène. Pour des raisons de sureté et afin de garantir un fonctionnement optimum du réacteur, il est important de garder en quantité raisonnable les poussières dont la taille varie entre 10 nm et 100 $m. La mise en suspension de ces poussières est une étape préliminaire à leur récupération, et le laser est une technique prometteuse pour cette application. Afin d’optimiser le nettoyage, les mécanismes physiques à l’origine de l’éjection induite par laser de ces poussières ont été identifiés. Les agrégats sont directement ablatés par le laser et les gouttelettes métalliques sont éjectées intactes par une force électrostatique induite par les photoélectrons. Nous avons également caractérisé l’éjection des particules pour choisir un système de récupération adapté.

  • Titre traduit

    Laser-induced mobilization of dust produced during fusion reactors operation


  • Résumé

    During tokamak operation, plasma-wall interactions lead to material erosion processand dusts production. These dusts are mainly composed by carbon and tungsten, with sizesranging from 10 nm to 100 $m. For safety reasons and to guarantee an optimum reactorfunctioning, the dusts have to be kept in reasonable quantity. The dusts mobilization is a firststep to collect them, and the laser is a promising technique for this application. To optimizethe cleaning, physical mechanisms responsible for dust ejection induced by laser have beenidentified. Some particles, such as aggregates, are directly ablated by the laser. The metaldroplets are ejected intact by an electrostatic force, induced by the photoelectrons. We alsocharacterized the particles ejection to choose an appropriate collection device.


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