Experimental investigation of turbulent transport at the edge of a tokamak plasma

Etude expérimentale de transport turbulent au bord d'un plasma de tokamak

Nicolas Fedorczak (1)

1 IRFM - Institut de Recherche sur la Fusion par confinement Magnétique

This manuscript is devoted to the experimental investigation of particle transport in the edge region of the tokamak Tore Supra. The first part introduces the motivations linked to energy production, the principle of a magnetic confinement and the elements of physics essential to describe the dynamic of the plasma at the edge region. From data collected by a set of Langmuir probes and a fast visible imaging camera, we demonstrate that the particle transport is dominated by the convection of plasma filaments, structures elongated along magnetic field lines. They present a finite wave number, responsible for the high enhancement of the particle flux at the low field side of the tokamak. This leads to the generation of strong parallel flows, and the strong constraint of filament geometry by the magnetic shear.

Ce manuscrit traite de l'étude expérimentale du transport de particules dans la région de bord du tokamak Tore Supra. La première partie du manuscrit introduit les motivations énergetiques, le principe du confinement magnétique ainsi que les éléments de physiques essentiels à la description de la dynamique du plasma à l'interaction avec la paroi du tokamak. A partir des données de sondes de Langmuirs et d'imagerie rapide, nous demontrons que le transport de particules est dominé par la convection de filaments plasmas, structures alongées le long du champ magnétique. Ces filaments presentent un nombre d'onde parallèle fini, responsable de la forte localisation du flux de particules coté faible champ du tokamak. Il en resulte l'apparition de forts écoulements parallèles le long des lignes de champs, ainsi qu'une geométrie complexe de ces filaments contrainte par le cisaillement magnétique.

Mots clés: magnetic field; plasma-wall interaction; turbulent transport; large scale flows; intermittency; Langmuir probes; fast visible imaging

Mots clés: tokamak; plasma; champ magnétique; interaction plasma-paroi; transport turbulent; écoulements à grande échelle; intermittence; filaments; sondes de Langmuir; imagerie visible rapide

Domaines: Dynamique des Fluides [physics.flu-dyn]; Physique [physics]

Nicolas Fedorczak. Experimental investigation of turbulent transport at the edge of a tokamak plasma. Fluid Dynamics [physics.flu-dyn]. Université de Provence - Aix-Marseille I, 2010. English. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00627522⟩