Dynamique des ilots magnétiques en présence de feuille de courant et en milieu turbulent

par Alexandre Poye

Thèse de doctorat en Astrophysique et Cosmologie

Sous la direction de Mohamed Sadruddin Mohamed-Benkadda.


  • Résumé

    La stabilité des plasmas de fusion est un enjeu crucial dans le cadre du développement de nouvelles sources d'énergie. L'interaction entre le plasma et le champ magnétique peut en effet amener à la destruction du confinement : c'est une disruption. Le sujet de cette thèse porte sur les îlots magnétiques, une des causes des disruptions. Ces îlots magnétiques sont observés expérimentalement et analytiquement. Les théories peuvent prévoir la croissance d'un îlot magnétique et sa taille, mais les restrictions sur le domaine de validité de la théorie sont fortes et elles dé-corrèlent largement les domaines de validité théoriques et expérimentaux. Dans une première partie, nous montrons que, génériquement, les méthodes de contrôle dynamiques d'évolution des îlots magnétiques, basées notamment sur une relation entre la taille de l'îlot et la perturbation de flux magnétique à la résonance, devraient prendre en compte la modification du flux magnétique moyenné le long de la ligne de champ. Nous donnons aussi des limites quand au cadre de notre assertion (coalescence des îlots, effondrement du point X, ...). la seconde partie de la thèse aborde un nouvel effet dû au courant de part et d'autre de l'îlot magnétique. Il change la dynamique de l'îlot et la perception que l'on en a. Jusqu'à présent la dynamique de l'îlot était étudiée principalement au travers de mécanisme actifs au niveau de la résonance. Nous démontrons que la présence de courant aux abords de l'îlot peuvent jouer un rôle très important sur sa croissance et sur sa taille finale. La troisième partie détaille comment la turbulence aux abords d'un îlot magnétique peut affecter sa croissance.


  • Résumé

    The fusion plasma stability is a critical point for the developpement of newenergy source. The interaction between the plasma and the magnetic field can drive to the confinement descrution : it is a disruption. The topic of this thesis is the magnetic island, one of disruption causes. Those magnetic islands are observed theoretically and numerically. The theory can predict the growth and the final size of magnetic islands, but restrictions of its validity range are strong and they decorrelate the experimental and theoritical validity domain. In the first part, we show that the dynamic method of magnetic island control, based on the link between the island size and the perturbed magnetic flux at the resonance, should take in account the modification of the magnetic flux averaged along the field line. We show aswell the limitation of our assertion (magnetic island coalescence, X point collapse ...). The second part of the thesis address a new effet du to the current on sides of the magnetic island. This effect changes the magnetic island dynamics and the perception we got on it. Until now, the magnetic island dynamics have been studied through active mechanisms at the resonance. We show that the presence of current on sides can play an important role on the growth and saturation of the magnetic island. The last part of thesis details how the turbulence on the outskirts of a magnetic island can affect the island growth. We show that a turbulence generate by an interchange instability can penetrate into a stable zone concerning tearing mode and induce by a 3D mechanisme the growth of an magnetic island.


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