Amélioration de la Physique des Gaines Radio Fréquences pour le Chauffage Cyclotron Ionique – SPICE RF

Ce projet est né de la problématique des plasmas de bord de tokamak. Dans cette couche de plasma appelé la SOL (Scrape Off Layer), de nombreux phénomènes limitant le chauffage du plasma ( arcs, points chauds, flux de chaleur) peuvent être engendrés par la polarisation du plasma de bord. Cette polarisation est induite par des gaines RF qui sont principalement excitées par les antennes ICRF (Ion Cyclotron Range of Frequency). Le but de ce projet est de comprendre la formation de ces gaines RF et le comportement des potentiels RF et DC longitudinalement ou transversalement aux lignes magnétiques ouvertes qui sont connectées aux antennes ou à toutes parties polarisées du mur d'enceinte. Une bonne compréhension de tous ces phénomènes pourrait aider à diminuer les flux de particules accélérés dans les gaines RF ainsi que les flux convectés devant les antennes ICRF et donc d'augmenter la durée de tir de ces antennes notamment pour ITER.
La première tâche concerne la dynamique parallèle et perpendiculaire (au champ magnétique) des potentiels rectifiés par les gaines RF dans les plasmas magnétisés. Les codes PIC (Particles In Cell) dont nous disposons, capables de traiter des plasmas électrostatiques et électromagnétiques pourront rapidement donner des résultats sur ces structures de potentiels puisque ce genre de simulations a déjà été effectué. Une thèse de doctorat est demandée à cette intention. Celle-ci portera également sur la parti expérimentale représentée par la tâche 2

La seconde tâche est principalement une collaboration intra-laboratoire entre les équipes théoriques et expérimentales : il s'agit d'appliquer les gaines RF aux équipements existants. La première phase est l'implémentation d'une source RF dans le nouveau réacteur ECR ALINE . Cette source RF devrait déjà être disponible au début de l'ANR puisque commandée dans le courant de 2012 sur des fonds EFDA. C'est un avantage indéniable de pouvoir réaliser des décharges RF et de disposer de résultats expérimentaux validant ou non nos modèles théoriques sur le sujet. De tels expériences réunissent à la fois les gaines RF induites par le chauffage ICRF ainsi que les diagnostics par sondes dans le but de dresser une carte 2D ou même 3D des potentiels rectifiés dans le plasma magnétisé et ainsi de vérifier nos modèles analytiques et numériques déjà en place.

Ces 2 tâches sont clairement liées et complémentaires. C'est l'opportunité de poursuivre des travaux sur la modélisation des gaines RF , d'étendre et d'appliquer le modèle aux diagnostics de sonde et finalement d'échanger nos compétences expérimentales et théoriques au sein du laboratoire. C'est aussi l'opportunité de faire travailler ensemble les principaux acteurs du potentiel futur projet ESTELL sur sa thématique première qui est l'interaction plasma-paroi. Mais le plus important est que cette étude devrait aider à comprendre les conséquences des gaines RF sur la polarisation et le transport dans les plasmas de bord et d'améliorer le confinement et la durée des tirs dans les futurs tokamaks comme ITER.