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

Laser-induced mobilization of dust produced during fusion reactors operation

• Auteur / Autrice : Aude Vatry
• Direction : Christian Grisolia, Philippe Delaporte
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences des matériaux, physique, chimie et nanosciences
• Date : Soutenance le 16/11/2010
• Etablissement(s) : Aix-Marseille 2
• Ecole(s) doctorale(s) : Ecole Doctorale Physique et Sciences de la Matière (Marseille)
• Jury : Président / Présidente : Jean-Yves Natoli
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Christian Grisolia, Philippe Delaporte, Jean-Yves Natoli, Khaled Hassouni, Florence Garrelie, François Gensdarmes
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Khaled Hassouni, Florence Garrelie

Mots clés

Mots clés contrôlés

Matériaux -- Érosion

Carbone

Tungstène

Fusion nucléaire

Particules (matière)

Mots clés libres

Laser

Particules

Tokamak

Nettoyage

Ejection

Enlèvement

Carbone

Tungstène

Laser

Dust

Tokamak

Ejection

Removal

Carbon

Tungsten

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 µm. 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.

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 µm. 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.