Modeling of Iter and Asdex Upgrade detached plasmas using the Solps-Iter code with drifts and currents

par Elizaveta Sytova

Thèse de doctorat en Physique et sciences de la matière

Sous la direction de Philippe Ghendrih et de Kristelle Crombé.

Soutenue le 28-04-2020

à Aix-Marseille en cotutelle avec l'Universiteit Gent , dans le cadre de Ecole Doctorale Physique et Sciences de la Matière (Marseille) .

Le président du jury était Eric Serre.

Le jury était composé de Hendrik Van Landeghem, Yannick Marandet, Luis Rosado.

Les rapporteurs étaient Roger Jaspers, Martine Baelmans.

  • Titre traduit

    Modélisation du détachement du plasma Iter et Asdex Upgrade en utilisant le code Solps-Iter avec dérives et courants


  • Résumé

    Les principaux objectifs de cette thèse sont :* analyser les mécanismes déterminant l’équilibre rétention / fuite pour l’Azote et le Néon dans le régime de plasma détaché du divertor;* comparer l’efficacité du piégeage relatif aux fuites pour l’Azote et le Néon ainsi que pour les divertors des tokamaks ASDEX-Upgrade et ITER.Pour ce faire, le package de modélisation de code SOLPS-ITER a été développé et utilisé. Dans un premier temps, la précision de la modélisation des impuretés dans SOLPS-ITER a été augmentée en introduisant des formulations analytiques plus précises du frottement et des termes de force thermique. Les principales conclusions de ce travail de modélisation sont :* Le transport des impuretés le long des lignes de champ, de la région du divertor vers la région amont, à proximité du volume de confinement, est différent pour l’Azote et le Néon aussi bien dans ASDEX-U que dans ITER. On observe que la rétention de l’Azote dans le volume divertor est supérieure à celle du Néon dans les simulations pour les deux tokamaks.* Si les mécanismes de rétention et de migration des impuretés dans le divertor donnent des résultats comparables pour ASDEX-Upgrade et pour ITER, la situation est assez différente du point de vue de la distribution spatiale du rayonnement. Cette différence permet de penser que le Néon sera efficace dans les scénarios pour ITER.L’ensemble des résultats de simulation et leurs interprétations a été présenté à la conférence internationale "Plasma Surface Interaction" en 2018 et publié en 2019.

    mots clés mots clés

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  • Résumé

    The main goals of the present thesis are to:* investigate the differences between retention and leakage mechanisms of nitrogen and neon impurities in the context of the detachment formation;* compare the retention and leakage mechanisms of the nitrogen and neon impurities for the ASDEX Upgrade and ITER.To do this, the SOLPS-ITER code modeling package was further developed and then used. Modeling of ITER and ASDEX Upgrade scenarios with Ne and N impurity seeding was performed. The same ratio of radiated to input power ratio was maintained for all four modeling cases to make further comparisons possible. On the basis of the modeling, the following conclusions are made:* impurity transport from the divertor region upstream is found to be different for the neon and nitrogen impurities in both ITER and ASDEX Upgrade. Nitrogen is found to be better retained in the divertor volume than neon for both devices. * even though the retention and leakage of nitrogen and neon has the same mechanism in ITER and ASDEX Upgrade (nitrogen is better retained), in terms of the radiation distribution point of view thetwo machines behave differently. This difference suggests that neon impurity seeding seem to be an appropriate radiator for the ITER, even though for ASDEX Upgrade it results in an unacceptable radiation pattern;

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