Le modèle gyro-water-bag appliqué à l'étude des instabilités dans les plasmas magnétisés

The gyro-water-bag model for the study of instabilities in magnetized plasmas

• Auteur / Autrice : Rudy Klein
• Direction : Alain Ghizzo, Etienne Gravier
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique des plasmas
• Date : Soutenance le 12/10/2009
• Etablissement(s) : Nancy 1
• Ecole(s) doctorale(s) : EMMA
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : LPMIA
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Alain Ghizzo, Etienne Gravier, Peter Beyer, Yannick Sarazin, Jean-Marcel Rax, Xavier Garbet, Pierre Bertrand
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Peter Beyer, Jean-Marcel Rax

Mots clés

Mots clés contrôlés

Tokamaks

Théorie du transport

Plasmas (gaz ionisés) -- Instabilités

Mots clés libres

Plasmas

Vlasov

gyrocinétique

instabilités

tokamak

cinétique

Résumé

Les modèles fluides décrivant les plasmas chauds sont aujourd'hui bien développés. L'étude des micro-instabilités présentes dans ces plasmas nécessite cependant une description cinétique basée sur l'équation de Vlasov. Les modèles cinétiques étant très gourmands en ressources informatiques, une idée alternative est l'utilisation systématique des propriétés d'invariance des systèmes étudiés telles que la propriété d'invariance de la fonction de distribution le long des trajectoires dans l'espace des phases ou l'invariance adiabatique du moment magnétique dans les plasmas magnétisés. C'est dans ce cadre que nous appliquons un modèle water-bag à plusieurs types de problèmes : les ondes de dérive collisionnelles dans les colonnes de plasma magnétisé, les instabilités d'interchange, ITG, et Rayleigh-Taylor dans les cœurs de tokamaks. Ces études visent à permettre une meilleure compréhension de la turbulence et ainsi participer à la maîtrise du transport anormal qui dégrade le confinement dans les cœurs de tokamak.

The study of microinstabilities that arises in these plasmas demands a kinetic description based on the Vlasov equation. Kinetic models being very demanding in computer ressources, an alternative approach lies in a systematic use of invariances properties in the studied systems, such as the invariance of the distribution function along the particle trajectories or the first magnetic moment invariance. In this framework, we make use of the water-bag model on a few problems: collisional drif-waves in magnetized plasma column, interchange instability, ion temperature gradient (ITG), and Rayleigh-Taylor instabilities in the core of tokamaks. The goal of these studies is to allow a better understanding of plasma turbulence and therefore contribute to the control of anomalous transport which degrades the confinment in the core of tokamaks.