La stabilité des modes magnéto-hydrodynamiques dans les plasmas de tokamaks est modifiée par la présence de particules rapides. Dans un tokamak tel qu'ITER ces particules rapides peuvent être soit les particules alpha créées par les réactions de fusion, soit les ions et électrons accélérés par les dispositifs de chauffage additionnel et de génération de courant. Les modes appelés fishbones électroniques correspondent à la déstabilisation du mode de kink interne due à la résonance avec le lent mouvement de précession toroidale des électrons rapides. Ces modes sont fréquemment observés dans les plasmas des tokamaks actuels en présence de chauffage par onde cyclotronique électronique (ECRH) ou de génération de courant par onde hybride basse (LHCD). La stabilité de ces modes est particulièrement sensible aux détails de la fonction de distribution électronique et du facteur de sécurité, ce qui fait des fishbones électroniques un excellent candidat pour tester la théorie linéaire des instabilités liées aux particules rapides. Dans le tokamak Tore Supra, des fishbones électroniques sont couramment observés lors de décharges où l'utilisation de l'onde hybride basse crée une importante queue de particules rapides dans la fonction de distribution électronique. Bien que ces modes soit clairement liés à la présence de particules rapides, la fréquence observée de ces modes est plus basse que celle prévue par la théorie. En effet, si on estime l'énergie des électrons résonants en faisant correspondre la fréquence du mode avec la fréquence de précession toroidale des électrons faiblement piégés, on obtient une valeur comparable à celle des électrons thermiques. L'objet principal de cette thèse est l'analyse linéaire de la stabilité des fishbones électroniques. La relation de dispersion de ces modes est dérivée et la forme obtenue prend en compte, dans la condition de résonance, la contribution du mouvement parallèle des particules passantes. Cette relation de dispersion est implémentée dans le code MIKE qui est ensuite testé avec succès en utilisant des fonctions de distributions analytiques. En le couplant au code Fokker-Planck relativiste LUKE et à la plate-forme de simulation intégrée CRONOS, MIKE peut estimer la stabilité des fishbones électroniques en utilisant les données reconstruites de l'expérience. En utilisant des fonctions de distributions et des équilibres analytiques dans le code MIKE nous montrons que les électrons faiblement piégés ou faiblement passants peuvent déstabiliser le mode de kink interne en résonant avec lui. Si l'on s'éloigne de la frontière entre électrons passants et piégés, les effets résonants s'affaiblissent. Cependant les électrons passants conservent une influence déstabilisante alors que les électrons piégées tendent à stabiliser le mode. D'autres simulations avec MIKE, utilisant cette fois des distributions complètes similaires à celles obtenues en présence de chauffage de type ECRH, montrent que l'interaction avec les électrons faiblement passants peut entraîner une déstabilisation du mode à une fréquence relativement basse ce qui pourrait permettre d'expliquer les observations sur le tokamak Tore Supra.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:CCSD/oai:pastel.archives-ouvertes.fr:pastel-00773103 |
| Date | 29 November 2012 |
| Creators | Merle, Antoine |
| Publisher | Ecole Polytechnique X |
| Source Sets | CCSD theses-EN-ligne, France |
| Language | French |
| Detected Language | French |
| Type | PhD thesis |
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