Etude des effets de gaine induites par une antenne de chauffage à la fréquence cyclotronique ionique (FCI, 30-80 MHz) et de leur impact sur les mesures par sondes dans les plasmas de fusion

par Alain narcisse Ngadjeu Djomzoue

Thèse de doctorat en Physique

Sous la direction de Stéphane Heuraux.

Soutenue le 16-12-2010

à Nancy 1 , dans le cadre de EMMA - Ecole Doctorale Energie - Mécanique - Matériaux , en partenariat avec IJL - Institut Jean Lamour - UMR 7198 (laboratoire) .

Le président du jury était Michel Vergnat.

Le jury était composé de Laurent Colas, Eric Faudot, Raymond Koch, Guido Van Oost.


  • Résumé

    Ces travaux abordent la problématique des mesures de sonde de Langmuir dans un environnement RF. Les mesures expérimentales ont montré que des courants DC négatifs (électroniques) étaient collectés sur la structure d'une antenne ICRF sous tension, pendant que des courants DC positifs (ioniques) sont recueillis par une sonde de Langmuir à l'autre bout du tube de flux magnétique ouvert connecté à l'antenne, la sonde étant au potentiel de la machine. Un modèle de tube de flux asymétrique, de type de sonde double, est présenté. Celui-ci modélise un plasma, confiné le long des lignes de champ magnétique, ayant à chaque extrémité une électrode dont l'une est polarisée à un potentiel RF et l'autre à la masse. L'électrode polarisée modélise le potentiel RF résultant de l'intégration, le long d'une ligne champ magnétique, du champ électrique rayonné par les straps d'une antenne ICRF, tandis que l'autre électrode modélise la sonde au potentiel de la machine. Ce modèle permet d'expliquer l'apparition de courants DC en émettant simplement l'hypothèse qu'il faut à la fois une asymétrie de la source RF par rapport à une masse fixe, une conductivité RF transverse non nulle autorisant des courants RF transverses ainsi qu'une caractéristique courant-tension non linéaire due aux gaines pour favoriser des courants négatifs du côté RF et des courants positifs côté sonde. Ce modèle permet également de modéliser les caractéristiques Courant DC - Tension DC d'une sonde en présence de RF et ainsi d'évaluer les propriétés du plasma. Dans ce cas l'électrode modélisant la sonde n'est plus à la masse, mais à un potentiel donné. Des résultats analytiques sont trouvés dans certaines limites

  • Titre traduit

    Study of sheath effects induced by an heating Ion Cyclotron Radio Frequency antenna (ICRF, 30-80MHz) and their impact to probe measurements in fusion plasma devices


  • Résumé

    This work investigates the problematic of probe measurements in RF environment. DC currents flowing along magnetic field lines connected to powered ICRF antennas have been observed experimentally. Negative (i.e. net electron) current is collected on the powered ICRF antenna structure, while positive (i.e. net ion) current is collected by magnetically connected Langmuir probes. An asymmetric model based upon a double probe configuration was developed. The ICRF near field effect is mimicked by a ?driven? RF electrode at one extremity of an "active" open magnetic flux tube, where a purely sinusoidal potential is imposed. The other connection point is maintained at ground potential to model a collecting probe. This "active" flux tube can exchange transverse RF currents with surrounding "passive" tubes, whose extremities are grounded. With simple assumptions, an analytical solution is obtained. We can thus explain how DC currents are produced from RF sheaths. This model also makes it possible to model the characteristics DC Current' DC Voltage of a probe in the presence of RF and thus to evaluate some plasma properties. In this case the electrode at ground potential (probe) is polarized at a given potential. Analytical results are found within certain limits


Il est disponible au sein de la bibliothèque de l'établissement de soutenance.

Consulter en bibliothèque

La version de soutenance existe

Où se trouve cette thèse ?

Voir dans le Sudoc, catalogue collectif des bibliothèques de l'enseignement supérieur et de la recherche.