Global confinement properties in global, flux-driven, gyrokinetic simulations

par Elisabetta Caschera

Thèse de doctorat en Energie, Rayonnement, Plasma

Sous la direction de Philippe Ghendrih et de Guilhem Dif-Pradalier.

Le président du jury était Pascale Hennequin-Blondet.

Le jury était composé de Guilhem Dif-Pradalier, Eric Sonnendruecker, Susan Leerink, Eric Serre.

Les rapporteurs étaient Laurent Villard.

  • Titre traduit

    Interface centre-bord du transport turbulent dans les plasmas de fusion


  • Résumé

    La compréhension du confinement du plasma dans les réacteurs à fusion est l’une des étapes manquantes pour la disponibilité de l’énergie de fusion. La conception de futurs réacteurs tels que ITER sont bases sur l'extrapolation de lois d'échelle empiriques. Dans ce travail de thèse nous étudions les propriétés globales du confinement du plasma dans un Tokamak avec l'une des simulations numériques les plus complétés. Les recherches portent sur deux sujets principaux: les propriétés d’échelle du confinement et l’effet de la limite du plasma sur le transport turbulent. Un résultat important est obtenu lors de la reproduction de la loi d’échelle globale du temps de confinement de l’énergie avec les simulations numériques. La condition aux limites du code a été modifié pour imiter cela au bord du plasma dans les expériences. Une physique supplémentaires est accessibles aux simulations, telles que l'instabilité de type Kelvin-Helmeholtz au niveau de la separatrice et la turbulence sous-critique de bord.


  • Résumé

    Understanding and predicting the performance of a fusion reactor in terms of confinement is one of the missing milestones for the availability of fusion energy. The predictions for the design of future reactors such as ITER are based on the extrapolation of empiricalscaling laws. We investigate global confinement properties of turbulent heat transport in a Tokamak with first principle simulations. The research is carried on two main topics: the scaling properties of plasma confinement and the effect of the plasma boundary on the turbulent transport. An important result is obtained when reproducing the global scaling for the energy confinement time with numerical simulations. However the scaling properties are found to brake at the local level. The boundary condition of the code has been modified to mimic the experimental Scrape-Off Layer at the plasma edge. Additional physics is now accessible, such as Kelvin-Helmholtz-like instability at separatrix and edge subcritical turbulence.


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