Dans les tokamaks, les instabilités nommées ELMs (pour ``Edge Localized Modes'') génèrent des relaxations quasi-périodiques du plasma, potentiellement néfastes pour le divertor d'ITER. Une méthode de contrôle des ELMs prévue pour ITER est l'application de Perturbations Magnétiques Résonantes (RMPs), capables de mitiger ou supprimer les ELMs dans les tokamaks existants. Afin d'améliorer la compréhension de l'interaction entre les ELMs, les RMPs et les écoulements du plasma et de réaliser des prédictions fiables pour ITER, la simulation non-linéaire des ELMs et des RMPs est réalisée avec le code de MHD réduite JOREK, en géométrie réaliste. Les effets bi-fluides diamagnétiques, la friction poloidale néoclassique, une source de rotation parallèle et les RMPs ont été ajoutés dans JOREK pour simuler la pénétration des RMP en prenant en compte la réponse cohérente du plasma. Dans un premier temps, la réponse du plasma aux RMPs (sans ELMs) est étudiée dans le cas des tokamaks JET, MAST et ITER, pour des paramètres réalistes. Ensuite, la dynamique cyclique des ELMs (sans RMPs) est modélisée pour la première fois en géométrie réaliste. La compétition entre la stabilisation du plasma par la rotation diamagnétique et sa déstabilisation par la source de chaleur induit la reconstruction cyclique du piédestal. Enfin la mitigation et la suppression des ELMs sont obtenues pour la première fois dans nos simulations. Le couplage non-linéaire des RMPs avec des modes instables du plasma induit une activité MHD continue à la place des violentes relaxations d'ELMs. Au-delà d'un seuil de perturbation magnétique, la suppression totale des ELMs est également observée. / The growth of plasma instabilities called Edge Localized Modes (ELMs) in tokamaks results in the quasi-periodic relaxations of the edge plasma, potentially harmful for the divertor in ITER. One of the promising ELM control methods planned in ITER is the application of external resonant magnetic perturbations (RMPs), already efficient for ELM mitigation/suppression in current tokamak experiments. However a better understanding of the interaction between ELMs, RMPs and plasma flows is needed to make reliable predictions for ITER. In this perspective, non-linear modeling of ELMs and RMPs is done with the reduced MHD code JOREK, in realisitic geometry including the X-point and the Scrape-Off Layer. The two-fluid diamagnetic drifts, the neoclassical friction, a source of parallel rotation and RMPs have been implemented to simulate the RMP penetration consistently with the plasma response. As a first step, the plasma response to RMPs (without ELMs) is studied for JET, MAST and ITER realistic plasma parameters and geometry. Then the cyclic dynamics of the ELMs (without RMPs) is modeled for the first time in realistic geometry. After an ELM crash, the diamagnetic rotation is found to be instrumental to stabilize the plasma and to model the cyclic reconstruction and collapse of the plasma pressure profile. Last the ELM mitigation and suppression by RMPs is observed for the first time in modeling. The non-linear coupling of the RMPs with unstable modes is found to induce a continuous MHD activity in place of a large ELM crash, resulting in the mitigation of the ELMs. Over a threshold in magnetic perturbation, the full ELM suppression is also observed.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:theses.fr/2014AIXM4749 |
| Date | 28 November 2014 |
| Creators | Orain, Francois |
| Contributors | Aix-Marseille, Bécoulet, Marina |
| Source Sets | Dépôt national des thèses électroniques françaises |
| Language | English |
| Detected Language | French |
| Type | Electronic Thesis or Dissertation, Text |
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