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Thésard H/F sur le sujet "Interaction entre turbulence et écoulements à grande échelle dans les plasmas magnétisés"

Cette offre est disponible dans les langues suivantes :
Français - Anglais

Date Limite Candidature : vendredi 22 octobre 2021

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Informations générales

Référence : UMR7648-EDOBOU-008
Lieu de travail : PALAISEAU
Date de publication : vendredi 1 octobre 2021
Nom du responsable scientifique : Pascale HENNEQUIN
Type de contrat : CDD Doctorant/Contrat doctoral
Durée du contrat : 36 mois
Date de début de la thèse : 1 décembre 2021
Quotité de travail : Temps complet
Rémunération : 2 135,00 € brut mensuel

Description du sujet de thèse

Le sujet porte sur un des enjeux scientifiques majeurs de la fusion par confinement magnétique, le transport turbulent. La turbulence dégrade le confinement magnétique ; c'est un facteur dimensionnant pour un futur réacteur. Les mécanismes de son contrôle, par exemple lors de la bifurcation vers un mode de bon confinement (High confinement mode) restent encore largement à explorer.

Le mécanisme générique invoqué dans la régulation de la turbulence est le cisaillement de l'écoulement du plasma. Ce mécanisme peut opérer grâce aux écoulements d'équilibre, générés par un fort gradient de pression, et mais aussi avec des écoulements oscillants générés par la turbulence elle-même (Zonal Flows ou écoulements zonaux) ; leur dynamique peut être différente. Les ZFs interagissent avec la turbulence souvent sous forme de dynamique prédateur-proie : un écoulement cisaillé étire les structures turbulentes jusqu'à les casser, diminuant ce faisant le transport associé. La déformation de ces structures rétroagit positivement sur l'écoulement en amplifiant son cisaillement. Dans un certain nombre de modèles et simulations directes, il apparaît que cette dynamique conduit à une auto-organisation aux échelles intermédiaires. Ces structures sont cependant très difficiles à observer, et les mesures restent rares et souvent indirectes.

La thèse portera sur leur étude expérimentale et théorique, dans l'objectif d'identifier les écoulements zonaux et d'élucider leur rôle, en couplant étroitement expériences, simulations et modèles.
Les expériences seront conduites dans des configurations qui permettent une confrontation aux théories et modèles développés dans l'équipe (modèles en couches capables de synthétiser la dynamique multi-échelles) et aux simulations gyro-cinétiques (basées sur les équations premiers principes). Le volet expérimental de la thèse utilisera les instruments développés par le LPP, implantés sur les tokamaks européens (WEST à Cadarache, ASDEX Upgrade à Garching) mais aussi sur le plasma magnétisé ToriX du LPP.

Contexte de travail

La thèse se fera dans le cadre d'une collaboration entre le LPP/Ecole Polytechnique et le CEA/IRFM.
L'équipe Plasmas de Fusion du LPP développe un programme d'étude expérimentale et théorique de la turbulence. L'équipe construit des diagnostics versatiles, basés sur la diffusion d'ondes électromagnétiques dans les gammes optique et micro-onde (réflectométrie Doppler), installés, suivant les campagnes expérimentales, sur le tokamak Tore Supra/WEST à Cadarache, sur le tokamak ASDEX Upgrade (Max-Plank IPP Garching, Allemagne). Ils permettent de sonder la turbulence à différentes échelles et tracer la vitesse des fluctuations par effet Doppler. C'est un outil particulièrement adapté et riche en informations pour étudier la turbulence, sa structure spatiale et sa dynamique.

L'Institut de Recherches sur la Fusion Magnétique à Cadarache opère le tokamak WEST (pour "Tungsten (W) Environment in Steady-state Tokamak", transformation de Tore Supra pour intégrer un divertor, élément essentiel pour extraire la chaleur) et conduit les développements théoriques et expérimentaux pour préparer l'opération sur ITER de plasmas en combustion, en particulier en développant des codes premiers principes, dont le code gyrocinétique GYSELA (calcul HPC).

L'étudiant sera majoritairement basé à Cadarache, où seront conduites une partie des expériences, avec des séjours réguliers au LPP ou dans d'autres laboratoires européens (IPP, Allemagne) lors des campagnes expérimentales.

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