Dissertations / Theses on the topic 'Plasmas (gaz ionisés) – Recherche'
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Martz, Christophe. "Spectrométrie ionique dans la magnétosphère et le vent solaire : simulation et précision des mesures coordonnées au moyen des 4 satellites de la mission Cluster." Toulouse 3, 1993. http://www.theses.fr/1993TOU30140.
Full textAbstract:
L'objet de cette these est l'estimation par simulation de la precision des mesures envisagees dans la magnetosphere terrestre et le vent solaire en spectrometrie ionique au moyen des quatre satellites de la mission cluster. Elle comprend une introduction aux processus d'interaction entre le vent solaire et la magnetosphere terrestre en mettant l'accent sur les objectifs scientifiques vises par l'etude. Le second chapitre donne une description complete des caracteristiques de l'instrumentation destinee a la mesure des moments de la fonction de distribution de plasmas d'ions. Le troisieme chapitre decrit la modelisation et le programme informatique mis en oeuvre pour simuler le fonctionnement des spectrometres. Le programme tient compte de l'impact des contraintes imposees par l'instrumentation et de l'environnement a mesurer sur la precision des mesures. Les differentes sources d'erreurs sont ensuite analysees et classifiees selon leur importance. L'analyse est etendue a un algorithme de compression des donnees, concu et developpe en vue d'accroitre la resolution temporelle des mesures. Enfin, le dernier chapitre presente la precision escomptee pour la mesure des parametres a bord de chaque satellite et des grandeurs macroscopiques au moyen des quatre satellites dans le vent solaire et la magnetosphere terrestre
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Dubois, Thibault. "Electron dynamics in crossed-field discharges." Electronic Thesis or Diss., Orléans, 2023. http://www.theses.fr/2023ORLE1069.
Full textAbstract:
Les décharges plasma en champs croisés ont une grande variété d'applications, y compris la propulsion spatiale (les propulseurs de Hall) et le traitement des matériaux (magnétrons planaires). La configuration croisée des champs magnétiques et électriques crée des phénomènes tels que la turbulence plasma et des anisotropies dans les propriétés des particules, dont la compréhension nécessite des informations détaillées sur les électrons. L'étude expérimentale directe de ces caractéristiques contribuerait au développement de simulations numériques de haute fidélité de ces plasmas et à une meilleure compréhension de leur fonctionnement. Un effort de recherche intense a été consacré ces dernières années à l'étude de phénomènes tels que le transport "anormal" d'électrons à travers les lignes de champ, qui dépasse de plusieurs ordres de grandeur le transport attendu par les collisions. L'incompréhension de ce phénomène limite la capacité de prédiction des codes numériques pour les propulseurs et autres dispositifs. Des travaux récents ont cependant établi un lien entre ce transport et les instabilités à haute fréquence dans le plasma. La complexité de ce comportement (propagation 3D, effets de couplage) nécessite le développement de codes numériques performants à trois dimensions, mais aussi des diagnostics avancés pour sonder pour le comportement et les propriétés des électrons. La nature de ces décharges (électrons énergétiques et magnétisés, leur architecture) rend les diagnostics invasifs tels que les sondes de Langmuir limités dans leur capacité à sonder les caractéristiques des électrons. Dans ce travail, deux diagnostics basés sur la diffusion Thomson ont été appliqués : THETIS (diffusion Thomson incohérente), pour mesurer les propriétés individuelles des électrons telles que la température (plus largement, les fonctions de distribution de l'énergie des électrons), la densité et la vitesse de dérive, et PRAXIS (diffusion Thomson cohérente), pour mesurer les fluctuations à petite échelle de la densité des électrons (associées aux ondes MHz). Dans un propulseur à effet Hall de 1,5 kW, l'évolution des propriétés des électrons le long de la direction radiale a été directement mesurée. Une variation radiale, plus marquée pour la température, a été observée. Un modèle de théorie cinétique linéaire a été utilisé pour évaluer la forme de la relation de dispersion correspondant aux conditions de plasma mesurées, et celle-ci a été comparée aux mesures antérieures effectuées avec PRAXIS. Cette analyse a révélé un effet de lissage de la relation de dispersion qui peut être expliqué par la variation des propriétés des électrons le long du volume de mesure. Dans un magnétron planaire HiPIMS, plusieurs conditions de décharge ont été étudiées, avec de l'argon et de l'hélium, pour des courants de pointe allant de 40 A à 600 A. Des caractéristiques résolues en temps, telles que l'anisotropie de la vitesse de dérive, ont été mesurées, et une analyse des contributions aux dérives des particules a été réalisée dans différentes conditions. La théorie cinétique linéaire a été adaptée pour le magnétron. L'application de PRAXIS aux mesures dans le magnétron planaire a révélé la présence de deux instabilités dans le mode HiPIMS, l'une identifiée comme l'instabilité de dérive cyclotronique électronique (ECDI), étudiée dans des travaux antérieurs, et le second mode se propageant à un angle de 45° par rapport à la surface de la cible. Une analyse préliminaire de la perturbation par une simple sonde de Langmuir dans le plasma a également été effectuée sur le magnétron planaire, et il a été observé qu'une augmentation systématique de la vitesse de groupe de l'instabilité se produisait en présence de la sonde. L'application de diagnostics avancés dans le cadre de ce travail a permis une meilleure caractérisation (y compris avec une résolution temporelle élevée) des propriétés et de la dynamique des électrons de ces dispositifs en champs croisésCrossed-field plasma discharges have a wide variety of applications, including space propulsion (e.g. Hall thrusters) and materials processing (planar magnetrons). The crossed magnetic and electric field configuration creates features such as plasma turbulence and anisotropies in particle properties, the understanding of which require detailed information on electrons. Direct experimental study of these features would contribute to the development of high-fidelity numerical simulations of such plasmas, and to an improved understanding of their operation. An intense research effort has been devoted in recent years to the study of phenomena such as so-called "anomalous" electron transport across the field lines, which exceeds by several orders of magnitude that expected from collisions. The lack of complete understanding of this phenomenon limits the predictive capability of numerical codes for thrusters and other devices. Recent work has, however, established a link between this transport and high-frequency instabilities within the plasma. The complexity of this behavior (3D propagation, coupling effects) requires not only the development of high-performance, full-dimensional numerical codes, but also advanced diagnostics for electron behavior and properties.The nature of these discharges (such as high degrees of electron magnetization and energy, architecture) render invasive diagnostics such as Langmuir probes limited in their capacity to probe electron features. In this work, two diagnostics based on Thomson scattering were applied to the study of such features: THETIS (incoherent Thomson scattering), for measurement of individual electron properties such as temperature (more broadly, electron energy distribution functions), density and drift velocity, while PRAXIS (coherent Thomson scattering), for measurement of small-scale electron density fluctuations (associated with MHz-frequency waves). In a 1.5 kW Hall-effect thruster, the evolution of electron properties along the radial direction was directly measured. A radial variation in the electron properties, most marked for electron temperature, was observed. A linear kinetic theory model was used to evaluate the form of the dispersion relation corresponding to the measured plasma conditions, and this was compared with previous measurements made using PRAXIS. This analysis revealed a smoothing effect of the dispersion relation which could be accounted for due to the variation of electron properties along the characteristic measurement volume dimensions. In a HiPIMS planar magnetron, several discharge conditions were studied, with argon and helium, for peak currents ranging from 40 A to 600 A. Time-resolved features such as anisotropy of the drift velocity were measured, and an analysis of the contributions to the particle drifts was performed under varying conditions. The linear kinetic theory was adapted to the magnetron. The application of PRAXIS to measurements in the planar magnetron revealed the presence of two instabilities in the HiPIMS mode, one identified as the electron cyclotron drift instability (ECDI), studied in previous work, and the second mode propagating at an angle of 45° to the target surface. A preliminary analysis of the perturbative influence of a simple Langmuir probe in the plasma was also carried out on the planar magnetron, and it was observed that a systematic increase in the instability group velocity was occurred in the presence of such a probe.The application of advanced electron diagnostics to measurements in this work have enabled an improved characterization (including with high temporal resolution) of the electron properties and dynamics of these crossed-field devices
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Futatani, Shimpei. "Etude du transport turbulent des impuretés dans les plasmas de tokamak." Aix-Marseille 1, 2009. http://www.theses.fr/2009AIX11056.
Full textAbstract:
L'objectif de cette thèse est de comprendre la dynamique du transport turbulent des impuretés dans les plasmas de fusion magnétique. Il s'appuie sur l'influence du champ turbulent qui induit un transport anormal. En outre, ce travail apporte des résultats nouveaux dans l'étude du transport d'impuretés en présence de deux instabilités différentes: l’instabilité liée au gradient de température ionique (ITG) et l'instabilité associée aux électrons piégés (TEM). Il est montré qu'en présence d'une barrière de transport interne (ITB) créée par une configuration de cisaillement magnétique inversé, on peut obtenir un renversement de la vitesse de pincement des impuretés. Ces dernières peuvent alors changer de direction de l'intérieur vers l'extérieur du plasma. Ce scénario est favorable à l'expulsion des impuretés de la région centrale, ce qui permet une décontamination du plasma de coeur. Le mécanisme de renversement du pincement de vitesse est attribué à un changement de direction du pincement de courbure et à une modification de l'instabilité sous-jacente dominante. Cette dernière est causée par un changement du gradient de la température ionique qui est une conséquence de la formation de l'ITBThe aim of this thesis is to understand impurity transport dynamics in the magnetically confined fusion plasmas. This includes the influence of the turbulent field which induces an anomalous transport in the plasma. Furthermore, this work demonstrates remarkable aspects for impurity transport in two different instabilities: ``ion temperature gradient (ITG) and trapped electron mode (TEM)''. It is shown that in presence of an internal transport barrier (ITB) created by a reversed magnetic shear configuration, one can obtain the reversal of impurity pinch velocity which can change from inward direction to outward direction. This scenario is favourable for expelling impurities from the central region and decontaminating the core plasma. The mechanism of pinch reversal is attributed to a change of direction of the curvature pinch and to a modification of the dominant underlying instability caused by a change of the gradient of the ion temperature which is a consequence of the ITB formation
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De, Dominici Gregory. "Understand and predict the power threshold leading to reduced turbulent transport at the edge of tokamak plasma." Electronic Thesis or Diss., Aix-Marseille, 2019. http://www.theses.fr/2019AIXM0320.
Full textAbstract:
Les effets diamagnétiques ont longtemps été pris en compte car ils sont à l'origine d'une instabilité clef dans les plasmas de bord, les ondes de dérives. En incluant ces effets, on permet la compétition entre lesdites ondes de dérives et l'instabilité d'interchange (présente de manière native dans le code) due à la courbure du champ magnétique. Cette compétition est étudiée dans ce travail au travers de simulations à gradient fixe. Ces effets sont stabilisants aux résistivités proches de l'expérience. Les effets des fluctuations magnétiques sont d'autant plus déstabilisantes que la résistivité est basse. En revanche, les temps caractéristiques de la turbulence sont très fortement réduit par la prise en compte de ces fluctuations. Il devient donc plus difficile en régime électromagnétique de déchirer les vortex turbulents comparé à un cas électrostatique, et donc il en résulte une augmentation du seuil en puissance dans les simulations electromagnétiques. On montre enfin que plus la masse de l'isotope est élevée, au plus les phénomènes turbulents sont faibles. Nous présentons l'auto-génération de barrière de transport en régime électromagnétiques delà d'un seuil en puissance, avec une dynamique semblable aux transition L-H, par le biais de simulations à flux fixe. Nous montrons qu’une puissance plus élevée en régime électromagnétique qu'en électrostatique est nécessaire pour déchirer les vortex, soit que le temps de cisaillement soit inférieur aux temps caractéristiques de la turbulence. Ensuite, l'isotope a été changé, le seuil en puissance de la transition L-H a diminué via une stabilisation de la turbulence liée à une masse d'isotope plus grandeA model based on a model which natively contained turbulence and turbulence driven flow. It has been improved to include the diamagnetic effects, the magnetic fluctuations, and in this work, we study the parametric dependencies of the observed L-H transition power threshold with respect to the ion mass. By including the diamagnetic effects in our model, we allow the competition between the drift waves and the interchange instabilities. This competition is here studied using fixed gradient simulation. We show in this work that the diamagnetic effects are stabilizing for a resistivity close to experimental conditions. Electromagnetic effects lead to more unstable modes at realistic resistivities. Moreover, a quasilinear estimation of the turbulent flux is able to qualitatively grasp the competition between the drift waves and the interchange and the behaviour of the nonlinear electrostatic turbulent flux with resistivity and plasma beta. Another parametric dependency of the turbulence is studied, by changing the mass of the isotope. This is known as the isotope effect. We show here that the turbulence is reduced when the ion mass is increased. Finally, the characteristic times of the turbulence are studied.Magnetic fluctuations have a dramatic effect on correlation times of the turbulence, by drastically reducing them. Accounting for these results, we present in this work the auto-generation of a transport barrier with electromagnetic simulations of edge turbulence, when the heat power is higher than a threshold, using flux-driven simulations. We have then changed the isotope, and correspondingly to experiments, the power threshold is lower for higher isotope mass
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Dubuit, Nicolas. "Transport turbulent d'impuretés dans un plasma magnétisé." Nancy 1, 2006. http://docnum.univ-lorraine.fr/public/SCD_T_2006_0253_DUBUIT.pdf.
Full textAbstract:
Le transport turbulent d'impuretés est une question essentielle pour le développement de la fusion par confinement magnétique. En effet, une accumulation d'impuretés au coeur du plasma induit des pertes d'énergies par radiation. Il est par contre prévu d'injecter des impuretés au bord pour extraire la chaleur par rayonnement. Ceci impose le contrôle et donc la compréhension du transport d'impuretés. Les formules du flux turbulent d'impuretés pour un spectre donné de fluctuations ont été dérivées. Pour ce faire, une théorie quasi-linéaire a été appliquée à une turbulence d'ondes de dérive. L'origine et les caractéristiques des principaux mécanismes d'accumulation, ou pincement, d'impuretés ont été identifiés. Une nouvelle version du code de turbulence fluide TRB a été développée. Cette nouvelle version permet de simuler le transport d'impuretés en présence d'une turbulence d'ondes de dérive électroniques et ioniques. Des simulations à flux nul, correspondant à un plasma en état stationnaire dont la source d'impureté est limitée au bord, ont confirmé la présence d'un pincement turbulent d'impuretés. Les prédictions de la théorie quasi-linéaire ont été vérifiées numériquement, et l'importance des mécanismes de pincement a été étudiée. En particulier le rôle dominant du pincement de courbure a été mis en évidence. Enfin, les simulations ont été comparées à des mesures effectuées lors d'expériences sur les tokamaks Tore Supra et JET. L'existence d'un pincement turbulent d'impuretés a été ainsi confirmée, de même que l'indépendence du transport en fonction de la charge de l'impuretéThe turbulent impurity transport is an essential issue for the achievement of magnetically confined fusion. Indeed, a build-up of impurities in the plasma core induces radiation energy losses. On the other hand, it is foreseen to inject impurities at the plasma edge in order to extract heat by radiation. These conditions impose control and therefore understanding of impurity transport. An analytical expression for the turbulent flux of impurities for a given turbulent spectrum have been derived using a quasilinear theory applied to a drift-wave turbulence. The nature and characteristics of the main accumulation (or pinch) mechanisms for impurities have been identified. A new version of the fluid turbulence code TRB has been developed. This version allows simulating the transport of impurities in electronic and ionic drift-wave turbulence. Zero-flux simulations, corresponding to a stationnary plasma whose impurity source is limited to the plasma edge, confirmed the presence of an impurity pinch. Quasilinear predictions have been numerically confirmed, and the relative importance of the various pinch mechanisms has been studied. The dominant role of curvature pinch has been shown. Finally, simulations have been compared to experimental measurements made on JET and Tore Supra tokamaks. The presence of a turbulent pinch of impurities has been confirmed, as well as the independence of transport on impurity charge
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Beaufumé, Pascale. "Transfert énergétique anormal dans les plasmas chauds : couronne solaire et tokamak." Châtenay-Malabry, Ecole centrale de Paris, 1992. http://www.theses.fr/1992ECAP0229.
Full textAbstract:
On étudie le transfert énergétique anormal dans deux plasmas chauds, lié à un chauffage dans la couronne solaire et à un déconfinement du plasma dans les tokamaks. On montre que la structure magnétique intervient dans ce phénomène par l'intermédiaire d'instabilités à petite échelle, que l'on modélise grâce à un système dynamique non-linéaire, le modèle de bêtes, pour lequel on trouve quatre classes de comportement. On présente une classification automatisée de ces régimes dans l'espace des paramètres par un réseau de neurones. Dans la couronne solaire, une compilation des résultats expérimentaux récents sert de base à une discussion des processus de chauffage bases sur des courants électriques. Un simple effet joule ne pouvant expliquer les taux de chauffage observés, on propose un modèle dimensionnel qui met en jeu une instabilité résistive reconnectrice et produit un chauffage efficace et discontinu. Les résultats sont en bon accord avec les observations. Dans les tokamaks, on donne une expression analytique du coefficient de diffusion en présence de turbulence magnétique que l'on valide grâce au mapping standard. Une version réaliste du modèle des bêtes est mise en place afin de tester un candidat possible pour expliquer le transport anormal: l'instabilité de filamentation thermique.
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Prioul, Mathieu. "Etude expérimentale des propulseurs de type Hall : processus collisionnels, comportement dynamique, micro-instabilités et phénomènes de transport." Orléans, 2002. http://www.theses.fr/2002ORLE2058.
Full textAbstract:
Les propulseurs plasmiques de type Hall possèdent des caractéristiques fonctionnelles qui répondent particulièrement bien aux besoins en propulsion des nouvelles générations de satellites. Le fonctionnement de ces propulseurs est basé sur la création et l'accélération d'un plasma de xénon dans une décharge en champs croisés E x B. Dans le cadre d'un groupement de recherche constitué du CNRS, du CNES, de la SNECMA et de l'ONERA, un effort particulier est porté pour améliorer la compréhension des mécanismes physiques qui gère le fonctionnement de ces propulseurs. L'étude expérimentale de la réponse du moteur à des extinctions de courant obtenues avec un interrupteur ultra-rapide a pris une place particulière dans cette thèse. Cette approche a permis d'apporter un nouvel éclairage sur les processus collisionnels de création du plasma et a rendu possible une caractérisation fine du comportement dynamique de la décharge. Le transport des électrons dans la décharge à travers le champ magnétique reste encore un problème ouvert. Des mesures à l'aide d'antennes large-bande ont permis d'observer la corrélation entre le développement d'instabilités haute fréquence (6 MHz) et une augmentation macroscopique du courant. Ces mesures mettent en évidence l'existence d'un transport turbulent des électrons dans la décharge.
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Faussurier, Gérald. "Traitement statistique des proprietes spectrales des plasmas a l'equilibre thermodynamique local dans le cadre du modele hydrogenique ecrante." Palaiseau, Ecole polytechnique, 1996. http://www.theses.fr/1996EPXX0010.
Full textAbstract:
Un nouveau modele hydrogenique ecrante dependant des deux nombres quantique principal n et orbital l ainsi qu'une methode de calcul des forces d'oscillateur lie-lie et lie-libre rapide et originale sont presentes. On montre que ce modele, combine avec la notion d'atome moyen, est thermodynamiquement consistant. Une nouvelle technique d'estimation de la composition ionique d'un plasma a l'etl, applicable a un modele quelconque d'atome moyen, est proposee. Des methodes de physique statistique classique, incluant l'eclatement en etats de charge entiere, sont presentees pour ameliorer les opacites spectrales a l'etl. Le formalisme est teste par comparaison avec des resultats theoriques et experimentaux publies dans la litterature
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Matte, Jean-Pierre. "Modélisation cinétique de l'intéraction laser-plasma." Palaiseau, Ecole polytechnique, 1987. http://www.theses.fr/1987EPXX0001.
Full text
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SILVESTRE, NICOLAS. "Etude de l'instabilite brillouin stimulee et de l'instabilite modulationnelle dans les experiences d'acceleration de particule par battement de deux ondes laser." Paris 7, 1989. http://www.theses.fr/1989PA077170.
Full textAbstract:
Nous etudions dans le chapitre deux un autre mecanisme important de saturation en tenant compte du couplage entre le mouvement des ions et l'onde plasma pendant sa croissance. Celui-ci cree une instabilite modulationnelle, qui entraine une perte de coherence du systeme ondes laser-plasma susceptible de stopper le processus d'excitation resonante de l'onde plasma. Dans le chapitre trois nous etudions l'instabilitte brillouin stimulee dans son regime convectif, phenomene qui joue un role tant dans les accelerateurs de particules par battement d'onde que dans les experiences d'interactions laser-matiere ou l'onde sonore est fortement amortie
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Grandgirard, Virginie. "Modelisation de l'equilibre d'un plasma de tokamak." Besançon, 1999. http://www.theses.fr/1999BESA2039.
Full textAbstract:
Cette these traite de la modelisation, de la simulation numerique et du controle optimal de l'equilibre du plasma dans un tokamak. Dans le premier chapitre, les equations aux derivees partielles, regissant l'equilibre d'un plasma axisymetrique, sont presentees. Il s'agit d'un probleme elliptique, non-lineaire, a frontiere libre, avec conditions limites a l'infini. Le probleme faible associe est linearise par un algorithme de newton et resolu par elements finis sur un domaine suffisamment grand pour y appliquer une condition de dirichlet sur la frontiere. Dans le second chapitre, un traitement rigoureux des conditions a l'infini est presente. Le domaine est divise en une partie interieure, comprenant toutes les non-linearites et en la partie exterieure complementaire. En choisissant une frontiere semi-circulaire entre ces deux domaines, les problemes interieurs et exterieurs sont decouples. Dans le troisieme chapitre, deux methodes iteratives (gmres et bigradient conjugue preconditionnes) sont comparees a une methode directe (woodbury associe a une decomposition de cholesky) en termes de taille memoire et temps de calcul. Le probleme inverse est formule, dans le quatrieme chapitre, en terme de controle optimal. Le lagrangien associe et le systeme d'optimalite de premier ordre sont alors definis. Une methode d'optimisation quadratique, utilisant l'algorithme du gradient conjugue, est introduite. Des exemples d'applications pour les projets de tokamaks futurs, sont presentes. Enfin, dans le dernier chapitre, est decrite une methode iterative d'approximations successives, associee a une application de point fixe croissante-decroissante. Il est demontre que cette methode permet, a partir d'un couple de sur et sous-solutions, de construire des suites monotones convergeant vers un encadrement de la solution.
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Fleurence, Emmanuel. "Descriptions fluide et cinétique d'une turbulence d'interchange dans un plasma magnétisé." Nancy 1, 2005. http://docnum.univ-lorraine.fr/public/SCD_T_2005_0141_FLEURENCE.pdf.
Full textAbstract:
Les propriétés linéaires et non-linéaires des descriptions fluide et cinétique d'une instabilité d'échange sont comparées. Le cadre général est la prédiction du transport turbulent dans les tokamaks. Le modèle cinétique étudié est à deux dimensions en espace et une en énergie. Le système fluide retenu décrit la dynamique de la densité et de la pression. La fermeture considérée, qui porte sur le flux de chaleur, est collisionnelle. Nous montrons que les équations fluides sont analogues à deux équations de type Vlasov pour deux fonctions de distribution monocinétiques. Le même code numérique est alors utilisé en régime non-linéaire pour le cinétique et le fluide. Pour des caractéristiques linéaires comparables, le niveau de transport de chaleur fluide excède de plusieurs ordres de grandeur le cinétique. Les écoulements zonaux ne permettent pas d'expliquer toutes ces différences. De fait, la fonction de distribution s'écarte notablement d'une maxwellienne, rendant caduque la fermeture adoptée. Une fermeture alternative est proposée : non-collisionnelle, elle repose sur la comparaison des taux quasi-linéaires de production d'entropie. Les contraintes permettent d'ajuster les propriétés linéaires cinétique et fluideThe kinetic and fluid descriptions of the interchange instability are compared in the linear and non-linear regimes. The prediction of the turbulent transport in tokamaks is the general framework. The kinetic model is two dimensional in space, and one dimensional in energy. The fluid analogue retains the dynamics of both density and pressure. The closure, which acts on the heat flux, is collisional. The fluid system is shown to be equivalent to two Vlasov-type equations for two distinct monokinetic distribution functions. This allows one to use the same numerical tool to run non-linear simulations in kinetic and fluid. For similar linear characteristics, the level of heat turbulent transport is larger in fluid than in kinetics, by orders of magnitudes. Zonal flows do not explain the whole discrepancy. As a matter of fact, the distribution function departs significantly from a maxwellian, so that the adopted closure is failing. An alternative collisionless closure is proposed. It aims at fitting the quasi-linear entropy production rates. In this case, the kinetic and fluid linear properties can be made similar
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Bennadji, Kamel. "Effets des corrections de champ local sur les propriétés thermodynamiques et de transport dans les plasmas corrélés." Paris 11, 2009. http://www.theses.fr/2009PA112042.
Full textAbstract:
Un plasma d’hydrogène totalement ionisé est étudié dans un modèle HNC-STLS. Les ions et les électrons sont étudiés séparément par les modèles HNC et STLS respectivement, tout en gardant l’influence des uns sur les autres. Il a été mis en évidence que les corrélations électroniques, modélisés ici par les corrections de champ local, ont un effet sur les propriétés du plasma, corrélé avec le facteur de couplage électronique. En particulier, le potentiel effectif entre ions, calculé dans le cadre de ce modèle, se distingue de celui calculé dans le cadre de l’Approximation des Phases Aléatoires. La différence entre les potentiels des deux modèles est d’autant importante que le facteur de couplage électronique est grand. Il a été observé également que le potentiel effectif dans l’espace position devient négatif pour certaines densités correspondant à un facteur de couplage électronique supérieur à l’unité. Ce potentiel présente des oscillations amorties autour de zéro. Ces effets des Corrections du Champ Local sur le potentiel effectif affectent à leur tour les propriétés du plasma que sont, la conductivité électrique, la pression et l’énergie interneFully ionized hydrogen plasma is studied within an HNC-STLS model. Ions and electrons are separately studied with HNC and STLS models respectively, the influence of a system on an other is taken into account. It was shown that electron correlations, modelled here by the Local Field Corrections, affect the plasma proprieties and this effect is correlated with the electrons coupling parameter. In particular, the effective ions potential calculated within this model, differs with the one calculated within the Random Phase Approximation. The difference between the two potentials becomes great as the electron coupling parameter grows up. It was also observed that the effective potential in position space becomes negative for certain densities which correspond to an electron coupling parameter greater than unity. This potential makes damped oscillations around zero. These Local Field Correction effects on the effective potential affect the plasma proprieties as the electrical conductivity, the pressure and the internal energy
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Berenguer, Chloé. "Diagnostic optique de plasmas à forte densité d'énergie." Paris 11, 2009. http://www.theses.fr/2009PA112006.
Full textAbstract:
Cette thèse effectuée à l’Université Paris XI, au centre de données atomiques GAPHYOR du LPGP, concerne le développement de modèles Collisionnel-Radiatifs (C-R) des gaz rares et leurs nombreuses applications au diagnostic et à la modélisation. Elle prend en compte en plus des neutres les quatre premiers ions d’argon et de xénon. La validation des modèles inclut une phase d’évaluation d’un nombre considérable de données atomiques et leur comparaison avec celles présentes dans la littérature. Les spectres théoriques ont été comparés à ceux donnés par LANL, ainsi qu’aux spectres expérimentaux, provenant de nombreux dispositifs, dans la région de l’IR, du visible et de l’UV/VUV (essentiellement de 25 nm à 1300 nm). Il s’agit des dispositifs tels que le propulseur ionique prototype SPT-50 fonctionnant avec du Xe à l’ONERA, et des DBD disponibles au LPGP, ainsi que des expériences de type ‘beam-foil’ pour le Xe réalisées à l’IPNAS. Une étude spectroscopique des différents spectres standards rapportés dans l’AIPH ainsi que des spectres du réacteur à plasma DIVA du LPGP a été aussi effectuée. Cette thèse comporte aussi un volet expérimental: c’est ainsi que nous avons effectué des mesures spectrales dans DIVA et dans d’autres dispositifs. Nous avons également étudié les spectres obtenus dans le stellarator WEGA (IPPG) fonctionnant à l’Ar ou au Xe. A travers ce grand nombre d’études théoriques et expérimentales nous sommes arrivés à une validation de nos modèles C-R qui permet de les utiliser pour le diagnostic optique des plasmas à forte densité d’énergie, ainsi qu’à leur modélisationThis work which has been done at the GAPHYOR Atomic Data Center in the LPGP laboratory of the Université Paris XI, concerns developpement of the rare gases Collisional-Radiative (C-R) models, and their numerous applications to diagnostics and modeling. It considers the neutrals and the first four argon and xénon ions. Validation of the model includes evaluation of a huge amount of atomic data and their comparison with those of the litterature. Theoretical spectra have been compared to those given by the LANL code and to experimental spectra coming from numerous devices, belonging to the IR, visible and UV/VUV regions. These include the ionic thruster SPT-50 prototype of ONERA fed with Xe, a DBD tube filled with Xe, available at LPGP and a Xe beam-foil experiment at IPNAS. Spectroscopic studies of the standard spectra as reported in the AIPH and of the DIVA plasma reactor of LPGP are also included. The present thesis work has also an experimental part: accordingly, we have done spectral measurements in DIVA and in other devices. We have also studied the spectra obtained in the WEGA stellarator (IPPG) working with Ar and with Xe. We obtained a validation of our C-R models based to these numerous theoretical and experimental studies, which allows for optical diagnostics and modeling of high energy density plasmas
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Dong, Binjie. "Etude et caractérisation de plasmas destinés au contrôle actif d'écoulements gazeux subsoniques." Orléans, 2008. http://www.theses.fr/2008ORLE2055.
Full textAbstract:
Le contrôle d'écoulement a pour but, par exemple, d’économiser la consommation d’énergie en réduisant la traînée et/ou en augmentant la portance d'un corps en mouvement. C’est un défi important en aérodynamique lié aux enjeux techniques, économiques et écologiques. Par rapport aux méthodes de contrôle existantes, notamment mécaniques, l’actionneur à plasma semble être une technique prometteuse grâce à l’absence de partie mobile, permettant par conséquent, une action rapide. Dans ce manuscrit, l’étude des actionneurs à plasma créé par une DBD surfacique est présentée en détail. Il s’agit de mesures électriques, optiques et aérodynamiques des actionneurs DBD en fonction de différents paramètres et géométries. L’effet de ce type d’actionneur sur un écoulement extérieur a été étudié dans quelques cas concrets. Enfin, de nouveaux actionneurs potentiels sont développés et étudiés.
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Guiziou, Laurent. "Etude du transport de l'énergie sur le tokamak TORE SUPRA." Aix-Marseille 1, 1995. http://www.theses.fr/1995AIX11053.
Full textAbstract:
L'obtention de l'auto entretien des reactions de fusion requiert un bon confinement de l'energie et donc la maitrise du transport de la chaleur de l'interieur vers l'exterieur des dispositifs de fusion. L'etude du transport de l'energie est un sujet tout a fait central, objet d'une vive attention de la part des scientifiques experimentateurs et theoriciens. Ce travail de these s'est applique a caracteriser les performances du tokamak tore supra vis a vis des lois d'echelles et des modeles de transport les plus classiques, puis a rechercher les grandeurs importantes pour la variation du flux de chaleur et l'existence de regimes a confinement ameliore. La these est divisee en cinq chapitres. Les deux premiers constituent le contexte historique et theorique du transport de la chaleur. Le troisieme est le developpement d'un modele theorique. Enfin, les deux derniers constituent la partie experimentale, ou sont analyses et interpretes les resultats experimentaux obtenus sur le tokamak tore supra
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Ning, Ning. "Simulation atomistique des collisions entre des agrégats de silicium hydrogéné et leur dépôt sur un substrat de silicium cristallin dans un réacteur plasma." Palaiseau, Ecole polytechnique, 2008. http://www.theses.fr/2008EPXX0038.
Full text
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Ouni, Fakhreddine. "Production d'hydrogène et valorisation des alcanes par plasma non thermique." Orléans, 2006. http://www.theses.fr/2006ORLE2055.
Full textAbstract:
Le travail de thèse a porté sur la valorisation des hydrocarbures par plasma non thermique. L'étude concerne plus particulièrement la production de gaz de synthèse (CO + H2) et d'hydrogène (H2) à partir des alcanes (CnH2n+2) par vaporeformage et/ou craquage dans une décharge glissante à la pression atmosphérique. Un réacteur plasma tri-anodes et un montage expérimental dédié ont été développés afin de contrôler et de réduire le coût de production de H2 à partir du méthane (CH4) et du propane (C3H8). L'efficacité du réacteur plasma a été étudié en fonction des paramètres expérimentaux tels que les débits de l'alcane et de la vapeur d'eau, la puissance électrique injectée et le rapport molaire eau/alcane. Malgré leurs comportements différents dans la décharge, les deux alcanes étudiés ont permis d'obtenir une concentration élevée en H2 (50%) en sortie du réacteur plasma. L'ajout d'oxygène (jusqu'à 20%) à un effet défavorable sur la production de H2. Dans tous les cas étudiés les taux de conversion de CH4 et de C3H8 restent faibles (< 45%). Les résultats expérimentaux ont été comparés à un modèle thermodynamique qui a permis de montrer que seulement 45 à 55% du gaz injecté est traité par la décharge. Un modèle physique basé sur l'équation de Potapov à deux températures a permis de décrire la décharge et calculer la température du gaz. Ces données ont ensuite été utilisées dans un modèle d'écoulement couplé à un modèle cinétique afin de comprendre les phénomènes mis en jeu dans le plasma.
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Brun, Cédric. "Propriétés statistiques des modes de Fourier en turbulence dévéloppée." Nice, 2001. http://www.theses.fr/2001NICE5597.
Full textAbstract:
Le cadre général de cette thèse est l'intermittence en turbulence développée. Dans une première partie, nous nous intéressons aux propriétés statistiques des modes de Fourier d'un écoulement turbulent. Ces quantités sont fréquemment évoquées pour décrire la turbulence. Des études expérimentales récentes ont montré que les modes de Fourier du champ de vorticité et de température étaient faiblement intermittents dans la zone inertielle. Nous confirmons ces résultats par des mesures effectuées dans des simulations numériques directes. Notre travail propose une explication des effets observes ainsi que des remarques plus générales. La seconde partie de ce travail est consacrée a l'intermittence d'un scalaire passif. Nous utilisons une approche basée sur les équations d'évolution a travers les échelles des distributions de probabilité des incréments du scalaire passif. Ces équations sont obtenues a partir des équations fondamentales, sous différentes hypothèses d'isotropie ; le problème de fermeture se ramène a la détermination de moyennes conditionnées. Nous effectuons une étude par simulations numériques directes pour fournir les données nécessaires a la validation de cette approche. Ce travail met en évidence l'influence des grandes échelles sur les propriétés statistiques du mélange aux échelles inertiellesThis thesis deals with the intermittency in fully developed turbulence. In a first part, we study the statistical properties of Fourier modes in a turbulent flow. These quantities are often evoked to describe turbulence. Recent experimental studies demonstrated that the Fourier modes of vorticity and temperature are only weakly intermittent in the inertial range of scales. We confirm these results by measurements done in direct numerical simulations. Our work proposes an explanation of the observed effects and some more general remarks. The second part of this work is devoted to the intermittency of a passive scalar. We use an approach based on the evolution equations through scales of the density probability function of the passive scalar increments. These equations are derived from first principles, under different hypothesis of isotropy ; the closure problem is reduced to the determination of some conditional averages. We carry out a study by means of direct numerical simulations in order to provide the data needed to validate this approach. This work demonstrates the influence of the large scales in the inertial statistical properties of the mixing
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Morros, Tosas Jorge. "Analyse des équations magnétohydrodynamiques et étude des bifurcations des solutions non linéaires." Aix-Marseille 1, 1989. http://www.theses.fr/1989AIX11213.
Full textAbstract:
Dans le but d'etudier la saturation non lineaire des instabilites magnetohydrodynamiques d'un plasma a l'aide d'une theorie de bifurcation, on propose une representation exacte et generale des equations mhd, sous forme d'equations portant sur des fonctions scalaires. Cette representation est caracterisee par l'introduction d'un champ magnetique stationnaire de reference et par une expression nouvelle du champ de vitesse permettant d'ecrire les equations pour les fonctions scalaires sous une forme qui facilite l'interpretation physique. On decrit ensuite une methode d'approximation permettant d'obtenir des systemes d'equations reduites adaptes a l'etude d'une instabilite particuliere. Le probleme de la bifurcation de solutions non lineaires est etudie pour des plasmas cylindriques et toroidaux. Dans le cas d'un plasma cylindrique, notre representation mene a un systeme reduit permettant des calculs analytiques. On trouve deux types tres differents de solutions bifurquees stationnaires. Dans le cas d'un plasma toroidal, on obtient un systeme d'equations reduites particulierement adapte a cette geometrie; on fait ensuite une approche qualitative de la bifurcation d'une solution stationnaire de type kink en geometrie toroidale
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Zekri, Stéphane. "Approche hamiltonienne de la turbulence faible de Langmuir." Aix-Marseille 1, 1993. http://www.theses.fr/1993AIX11022.
Full textAbstract:
Une approche hamiltonienne a nombre fini de degres de liberte fournit une description mecanicienne, intuitive et techniquement simple du couplage autocoherent entre particules resonnantes et ondes de langmuir dans un plasma unidimensionnel. Ainsi, un calcul perturbatif autour d'une situation sans champ electrique montre que pour une realisation du plasma, l'instabilite landau est un mode propre du systeme et qu'elle est liee a un phenomene de synchronisation des particules faiblement resonnantes (non piegees) avec les ondes de langmuir. Ce calcul revele aussi l'existence des modes faisceaux, qui correspondent dans la limite continue aux modes de van kampen, et de modes balistiques. En revanche, l'amortissement landau n'est pas associe a un mode propre amorti et il apparait comme une propriete statistique consequence du melange des phases des modes de van kampen. Du fait qu'elle respecte la nature granulaire des particules resonnantes, cette approche permet de joindre de facon naturelle les contributions de l'emission spontanee a celles donnant l'effet landau. Un calcul perturbatif par rapport au couplage champ-particules, et une moyenne sur un ensemble de plasmas, retrouvent les equations quasi lineaires pour les ondes et les particules, modifiees par le terme d'emission spontanee. Il est egalement montre que l'amortissement landau est lie au phenomene de synchronisation et que c'est un effet non lineaire (comme dans un vrai plasma) en ce sens il n'existe pas en dessous d'un niveau d'equilibre de l'intensite des ondes, correspondant au niveau thermique dans un plasma maxwellien
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DOUIEB, FREDDY. "Etude experimentale d'un commutateur a ouverture de plasma de differentes geometries." Paris 11, 1995. http://www.theses.fr/1995PA112475.
Full textAbstract:
Nous avons, au cours de cette these, etudie le comportement des commutateurs a ouverture de plasma sur les generateurs, dans le but d'ameliorer leurs performances. La methode qui a ete employee est un transfert de l'energie stockee sous forme capacitive vers la charge au moyen d'un stockage inductif. Le commutateur, lors de ce transfert (ou phase de conduction) peut etre considere comme un court-circuit. Lorsque le courant maximum est atteint, la resistance croit tres rapidement et l'impulsion est alors delivree a la charge avec un temps de montee rapide. Les generateurs mag1 et mag1' ont ete concus afin d'etudier en detail la dynamique du commutateur. La principale difference entre ces deux generateurs est leur geometrie. En effet, le generateur mag1 presente une geometrie coaxiale alors que celle de mag1' est plane. Ceci transforme radicalement le champ magnetique existant entre les electrodes des generateurs et permet d'evaluer l'influence de ce dernier sur les phases de conduction et d'ouverture. Notre attention s'est portee pour le generateur mag1 sur l'etude de l'evolution de la densite du plasma dans l'espace interelectrode et sur la distribution de la densite du courant en fonction du temps pour le generateur mag1'. Cette etude presente un interet certain pour la mise au point de generateurs de hautes puissances pulsees, utilisant le stockage inductif
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MICHAUT-BEHAR, CLAIRE. "Etude experimentale et simulation de l'acceleration et du transport d'un faisceau d'ions negatifs." Paris 6, 1993. http://www.theses.fr/1993PA066181.
Full textAbstract:
Nous extrayons, d'une source en volume, et accelerons des ions negatifs d'hydrogene a 15 kev. Le faisceau forme est transporte sur une distance d'un metre, jusqu'aux elements de mesure. Une mesure directe du courant, environ 3ma, est realisee grace a une coupe de faraday, une mesure des particules du faisceau est effectuee a l'aide d'un calorimetre et enfin un analyseur de profils du faisceau permet une etude plus fine de la repartition transverse des particules dans le faisceau. En parallele, nous avons developpe un code de simulation numerique de l'extraction et de l'acceleration des ions negatifs. La formation du faisceau dans l'accelerateur n'explique pas tous les phenomenes, notamment la forme et le courant du faisceau suivant la pression dans la region de transport. Par suite de confrontations entre resultats numeriques et experimentaux, nous avons ete amenes a simuler aussi la region de transport. Les resultats portent sur l'etude et l'optimisation de l'accelerateur, et sur l'etude du comportement du faisceau avec la pression. Autant que possible l'experience est comparee a la modelisation numerique du faisceau. Pour une configuration donnee de l'accelerateur, il n'existe qu'une seule polarisation optimale pour chacune de ses trois electrodes. Nous mettons en evidence les collisions du faisceau sur le gaz de la region de transport et de l'accelerateur. Ces collisions provoquent soit des changements de l'etat de charge des particules incidentes, soit l'ionisation des particules cibles. Par suite, pour des pressions suffisamment fortes dans la region de transport, il se cree un plasma, le faisceau est bien confine car sa charge est neutralisee. A tres basse pression, le faisceau eclate sous l'effet de sa charge d'espace tres negative. Nous montrons alors que dans des cas extremes de pression, des gradients de potentiels se forment dans les directions transverse au faisceau et de propagation.
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EL, BALGHITI FADWA. "Etude de plasmas a forte proportion d'ions negatifs, etude de l'adjonction de cesium. Methode d'absorption pour la determination de la densite de l'hydrogene atomique." Paris 11, 1995. http://www.theses.fr/1995PA112441.
Full textAbstract:
Nous avons elabore une theorie du photodetachement laser pour adapter le diagnostic a un plasma a forte proportion d'ions negatifs. La region proche de l'ouverture d'extraction d'une source multipolaire hybride, ou regne un tel plasma, est etudiee grace a ce diagnostic. La production en volume d'ions h#- y est optimisee en fonction des parametres de la decharge. L'effet de l'adjonction d'une faible quantite de cesium dans la source multipolaire hybride est etudie. Nous demontrons l'augmentation de la densite des ions negatifs et la diminution de celle des electrons, suite a l'introduction de cesium dans la source. Par ailleurs, une source a vapeur de cesium de l'institut kurchatov de moscou est egalement etudiee avec une mise en evidence de la production en volume d'ions h#-. Un diagnostic original pour determiner la densite de l'hydrogene atomique, par une methode d'absorption, est mis au point. Cette methode permet de trouver la densite relative des atomes d'hydrogene dans la source, en fonction de la puissance de decharge ; ainsi que la contribution de la dissociation sur les filaments a la production de ces atomes
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Couëdel, Lénaïc Gaël Hervé Fabien. "Formation et dynamique de nanoparticules dans un plasma complexe (poussiéreux) : de l'allumage du plasma à la phase post-décharge." Orléans, 2008. http://www.theses.fr/2008ORLE2048.
Full textAbstract:
Les plasmas complexes (poussiéreux) sont un sujet d'intérêt croissant. Ce sont des gaz ionisés contenant des poudres chargées. Dans les décharges RF capacitives, deux méthodes peuvent être utilisées pour produire les poussières: les plasmas chimiquement actifs ou la pulvérisation. La croissance de poudres dans une décharge d'argon par pulvérisation ainsi que ses effets sur le plasma ont été étudiés depuis l'allumage de la décharge jusqu'à la phase post-décharge. Il a été montré que les paramètres du plasma et de la décharge sont grandement affectés par la présences de poudres. De plus, des instabilités du plasma peuvent être induites par la présence des poussières. Ces instabilités peuvent être dues à la croissance des poudres ou elles peuvent être des instabilités auto-excitées d'un nuage dense de poudres remplissant l'espace inter-électrode. Quand on éteint la décharge, les poudres agissent comme un piège pour les porteurs de charge et par conséquent modifient les mécanismes d'extinction du plasma. Il a aussi été montré que les poudres gardent une charge électrique résiduelle qui dépend fortement du processus de diffusion du plasma et notamment de la transition de la diffusion ambipolaire vers la diffusion libre.
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El, Ahmar Elise. "Combustion assistée par hydrogène et radicaux générés par plasmas non thermiques." Orléans, 2007. http://www.theses.fr/2007ORLE2030.
Full textAbstract:
La lutte contre la pollution produite par les véhicules automobiles a induit de nombreuses recherches orientées vers l’amélioration des techniques de combustion. Une nouvelle technologie basée sur le traitement plasma des gaz à l'admission semble pouvoir améliorer le fonctionnement des moteurs thermiques et diminuer la pollution. La technique consiste à enrichir en hydrogène (H2) le mélange air-méthane (CH4) avant son admission dans le moteur. L’objectif de ce travail a été la conception et la réalisation de deux réacteurs plasmas à décharges glissantes fonctionnant à la pression atmosphérique destinés à la production de gaz de synthèse (CO+H2). Une étude paramétrique (débit, puissance électrique et concentration initiale de CH4) a été menée sur les deux réacteurs afin de montrer leurs efficacités pour la conversion de CH4 et la production de H2. Une concentration maximale de H2 de 20% a été obtenue à la sortie du réacteur plasma. Les résultats expérimentaux ont été comparés à un modèle thermodynamique qui a permis de montrer que seulement 35 à 45% du gaz injecté est effectivement traité par la décharge. Des études cinétiques et physico-chimiques (couplage d’un modèle d’écoulement à un modèle cinétique) ont été menées pour une meilleure compréhension des phénomènes mis en jeu dans le plasma. Les essais sur le banc moteur ont montré une réduction des émissions des oxydes d’azote et des hydrocarbures imbrulés et une augmentation des émissions du monoxyde de carbone.
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Dervieux, Vincent Nicolas Marie. "Caractérisation des plasmas chauds et denses produits par intéraction laser à ultra-haute intensité d'une cible solide." Palaiseau, Ecole polytechnique, 2015. http://www.theses.fr/2015EPXX0041.
Full text
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Cristofani, Pascal (1970 ). "Activité M. H. D. Associée à la surface q=1 dans le tokamak Tore-Supra." Aix-Marseille 1, 1996. http://www.theses.fr/1996AIX11083.
Full textAbstract:
Cette these porte sur l'etude experimentale de l'activite m. H. D. Dans le tokamak tore supra, associee a la presence de la surface rationnelle q = 1 dans le plasma. L'existence de cette surface est correlee a l'apparition du phenomene de dents de scies, qui correspond a la relaxation periodique de la temperature du cur de la decharge. La partie rapide de celle-ci se compose d'une premiere phase de deplacement rapide du centre chaud du plasma, suivie de la perte brutale de son contenu energetique. Quelle que soit la direction poloidale du deplacement, le centre chaud se deforme (haricot) et vient butter contre la surface q = 1. La temperature chute alors violemment et le contenu energetique central est evacue vers l'exterieur de la decharge. L'analyse de stabilite (m. H. D. Ideale) du mode kink interne montre que l'effondrement intervient dans la zone stable du diagramme de stabilite ; ce qui suggere de prendre en compte d'autres parametres tels que le cisaillement magnetique local pres de la resonance afin d'expliquer ce desaccord. L'etude experimentale du serpent obtenu apres injection de glacon a constitue le deuxieme phenomene aborde au cours de cette these. La forme du profil du facteur de securite reste une des cles pour la comprehension des deux principaux problemes souleves par le serpent : sa creation est sa survie. La localisation du serpent sur une surface q = 1 differente de celle liee a l'inversion des dents de scies, montre l'existence simultanee de deux surfaces q = 1 dans le plasma. Sa composition chimique indique que les impuretes ont tendance a s'accumuler a l'interieur du serpent. Nous avons montre que la contribution du courant de bootstrap et les impuretes dans le serpent ont un effet destabilisant a cisaillement magnetique positif. Cependant, l'evolution precise de la taille de l'ilot est difficile a decrire completement dans la mesure ou l'on ne connait pas les courants perturbes qui interviennent dans la stabilite. L'analyse des phenomenes complexes tels que le transport dans le serpent, sa rotation, ou l'effet des dents de scies sur le serpent justifient la poursuite de ces etudes.
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CABRIT, BERTRAND. "Diffusion collective de la lumiere par un gaz turbulent : dispersion moleculaire et turbulente." Paris 6, 1992. http://www.theses.fr/1992PA066427.
Full textAbstract:
La lumiere diffusee par un fluide est mesuree a l'aide d'un spectrometre a melange optique de tres bonne resolution spectrale. Les conditions experimentales sont telles que les longueurs d'onde analysees sont tres grandes devant le libre parcours moyen des molecules. Dans ce cas, le spectre frequentiel du champ electrique de l'onde optique diffusee est caracteristique des fluctuations de la densite du fluide (modes hydrodynamiques). Les milieux observes sont des gaz turbulents (jet d'air, couche de melange supersonique, plasma). Ces ecoulements diffusent fortement la lumiere. La section efficace de diffusion est plusieurs ordres de grandeurs superieurs a la section efficace pour un gaz a l'equilibre thermodynamique. Les fluctuations de densite qui diffusent la lumiere verifient une equation de contaminant passif. La forme du spectre frequentiel est analysee en terme de mouvements turbulents lagrangiens et browniens. Trois situations sont successivement etudiees: le spectre reproduit la densite de probabilite de la vitesse du fluide (ddp); le spectre est elargi par la diffusion moleculaire; le spectre est retreci par la diffusion lagrangienne. Dans le premier cas nous montrons que le dispositif experimental permet une mesure precise et non-perturbative de la ddp de la vitesse de l'ecoulement. Dans le second cas nous mesurons le coefficient de diffusion thermique moleculaire. Dans le dernier cas la largeur du spectre fournit une mesure du coefficient de diffusion turbulente
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Baty, Hubert. "Etude de l'evolution non lineaire du kink interne et de la reconnexion magnetique dans les tokamaks." Paris 7, 1992. http://www.theses.fr/1992PA077012.
Full textAbstract:
Nous presentons un code qui simule le jeu complet des equations mhd resistives en geometrie torique 3d. Ce code offre la possibilite d'etudier l'evolution non lineaire de l'instabilite de kink interne, et du phenomene de reconnexion des lignes de champ magnetique qui lui est associe. Le choix judicieux du schema numerique autorise une haute precision spatiale ainsi que la possibilite d'inclure un grand nombre de modes. Ces performances permettent une description fine de la topologie magnetique dans tout le plasma, et notamment de la nappe de courant qui controle la reconnexion magnetique. Nous avons mis en evidence un processus de destruction des surfaces magnetiques pendant l'evolution non lineaire du kink interne, suivie par la formation d'une region stochastique. L'origine de ce phenomene de reconnexion forcee provient de l'effet conjugue de la pression et de la geometrie torique, ce qui se traduit par une modulation torique de la nappe de courant. Cette modulation permet alors un couplage de modes qui provoque la croissance d'ilots magnetiques dans tout le plasma, et qui se caracterise par l'apparition ulterieure de stochasticite par recouvrement de ces ilots. Le niveau de stochasticite obtenu depend de facon tres sensible des profils initiaux, et peut devenir suffisant pour faire diffuser la temperature electronique avant la fin du processus de reconnexion complete. Ce resultat permet de completer les modeles theoriques mhd en offrant des explications possibles a la grande diversite de comportements que presente l'instabilite experimentale en dent de scie
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Salin, Gwenaël. "Etude des propriétés dynamiques d'un modèle simple de plasma : théorie et simulations numériques." Orléans, 2002. http://www.theses.fr/2002ORLE2042.
Full textAbstract:
Nous avons développé un ensemble de techniques tant mathématiques que numériques qui permettent de réaliser des simulations d'un modèle simple de plasma de Yukawa à une composante (YOCP). Dans ce modèle les particules interagissent via un potentiel de paire de la forme y(r)=q2exp(-ar)/r et baignent dans un fond chargé neutralisant. Dans le cas particulier où a=0 on retrouve le modèle bien connu du plasma de Coulomb à une composante (OCP). Nous avons dérivé les expressions en sommes d'Ewald du potentiel de Yukawa, des forces, ainsi que celles des courants de Kubo, i. E. Le tenseur des pressions et le courant d'énergie. Ces expressions permettent le calcul des coefficients de transport du YOCP, à savoir la conductivité thermique et les viscosités de cisaillement et de volume à l'aide de simulations de dynamique moléculaire à l'équilibre. Les résultats numériques ainsi obtenus permettent notamment de préciser le domaine de validité de la théorie de Chapman-Enskog, que nous avons par ailleurs résolue numériquement. Nous présentons également une théorie hydrodynamique du facteur de structure dynamique S (k, w) qui reproduit de manière satisfaisante les résultats des simulations.
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Brethes-Dupouey, Sylvie. "Dépollution plasma chimique en phase gazeuse : application à la destruction de l'hydrogène sulfuré." Pau, 1998. http://www.theses.fr/1998PAUU3011.
Full textAbstract:
L'objectif de ce travail est d'etudier un reacteur utilisant le principe de decharges glissant le long de plusieurs electrodes divergentes, sous l'effet d'un flux gazeux, et alimentees par une source haute tension alternative. Ce reacteur a ete etudie en vue de son application au traitement de polluants gazeux contenus dans certains effluents industriels, tel que l'hydrogene sulfure. Le premier chapitre de ce memoire est consacre a l'etat-de-l'art sur la depollution. Apres avoir enumere l'origine, la nature et les seuils de toxicite, nous abordons les effets de la pollution gazeuse sur l'homme et l'environnement, les reglementations et les diverses techniques de lutte contre la pollution. Nous avons caracterise d'un point de vue hydrodynamique et electrique le reacteur. Des mesures de la tension, du courant, des differentes puissances et du facteur de puissance ont ete realisees au primaire et au secondaire de l'alimentation electrique ainsi que des visualisations des formes d'onde associee aux grandeurs precedemment citees. Au fur et a mesure des resultats, des modifications ont ete apportees afin d'obtenir les conditions les plus favorables au developpement des decharges. Une etude systematique du rendement de destruction de l'hydrogene sulfure en fonction de plusieurs variables (debit, concentration initiale, forme des electrodes, puissance, hygrometrie a ete entreprise. L'importance du parametre temps de sejour des polluants dans le reacteur a pu etre mise en evidence. Les meilleures conditions de traitement ont ete definies, compte tenu de l'alimentation electrique disponible et un cout energetique minimum de 14 ev/molecule d'h#2s a ete obtenu pour une concentration initiale de 100 ppmv avec un rendement de destruction de 95%. Enfin, une discussion sur l'etablissement d'un mecanisme reactionnel amenant a l'elimination d'h#2s et sur la repartition de l'energie dans le reacteur a ete amorcee.
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Augst, Nathalie. "Etude théorique et expérimentale d'un klystron relativiste à effet de porte." Palaiseau, Ecole polytechnique, 1992. http://www.theses.fr/1992EPXX0010.
Full textAbstract:
La construction d'un klystron relativiste à effet de porte en bande x, version amplificateur, nécessite d'une part la définition d'une structure hyperfréquence appropriée (constituée d'un tube de glissement de petit diamètre, d'au moins deux cavités et d'une source de puissance), d'autre part la maitrise d'un faisceau d'électrons intense, annulaire et proche des parois du tube. L'interaction du faisceau avec la cavité d'entrée, dont le rôle est de donner lieu à une pré-modulation du courant a 9. 5 ghz, fait l'objet d'une étude expérimentale, analytique et numérique. En régime petit signal, l'effet de porte doit conduire à une modulation de courant efficace après la deuxième cavité, mais il survient dès la première cavitée si la puissance de la source ou le courant de faisceau sont suffisantes.
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Timoumi, Souad. "Transformation physiques et chimiques de l’azithromycine au cours du séchage par contact en lit agité et sous vide." Lyon 1, 2008. http://www.theses.fr/2008LYO10147.
Full textAbstract:
Les deux objectifs principaux de ce travail étaient : 1) l’étude expérimentale de la transformation physique de l’azithromycine induite par la variation des conditions hygrothermiques et ses conséquences éventuelles sur les propriétés du produit séché ; 2) la détermination à l’aide d’un plan d’expériences, des conditions opératoires de séchage qui permettent d’obtenir le meilleur compromis entre la pureté chimique du produit et la durée de séchage. Par rapport au premier objectif, la masse volumique, la capacité thermique massique, la conductivité thermique la solubilité et les isothermes de désorption ont été d’abord mesurées sur le produit commercial. Ensuite, les analyses microscopiques (PLM), gravimétrique TGA), calorimétrique (DSC) et cristallographique (XRPD) ont été effectuées sur le produit commercial et le produit étuvé à 50°C et 80°C. D’après ces analyses, l’azithromycine chauffée de la température ambiante jusqu’à 80°C subit une déshydratation isomorphique (sans modification de la structure cristalline) et passe de la forme dihydratée stable à la forme anhydre très hygroscopique. Par apport au deuxième objectif, des essais ont été réalisés à l’aide d’un séchoir de laboratoire selon un plan d’expériences de deuxième ordre. Les paramètres opératoires étaient la pression totale dans la cuve, la température de la paroi chaude et la vitesse de rotation de l’agitateur. Les réponses du plan correspondaient à la teneur totale en impuretés et aux teneurs en impureté A et en impureté B. Il s’est avéré que la diminution de la pression et surtout l’augmentation de la température conduisaient, d’une part à, une augmentation notable de la teneur en impuretés dans le produit final mais, d’autre part, à une diminution importante de la durée de séchage. L’apparition de l’impureté A était de manière évidente activée par la température. Finalement, un optimum opératoire global a été établi en ciblant les valeurs maximales tolérées des teneurs en impuretés et en minimisant le temps de séchageThe two main objectives of this word were : 1) the experimental study of the effect of hygro-thermal conditions variation on the physical stability and the thermophysical properties of azithromycin ; 2) the determination of the drying operating conditions that provide the best compromise between the chemical purity of the product and the processing time by means of an experimental design. As concerns the first goal, the density, the heat capacity, the heat conductivity, the solubility and the desorption isotherms of the commercial azithromycin, were determined for a start. Then, the samples heated at 50°C and 80°C were analysed by PLM, DSC, TGA and WRPD techniques and the data were compared to that of the original sample. According to these data, the original azithromycin was a stable dehydrate which converted by isomorphic dehydration (the crystalline lattice remained unchanged) to a very hygroscopic anhydrate when heated up to 80° C. As concerns the second goal, drying trials were realised by means of laboratory equipment according to a second order experimental design. The operating parameters were the heating wall temperature, the vessel total pressure and the rotational speed of the stirrer. The responses of our experimental plan were the total impurity content and the specific contents of impurities A and B. According to our results, the highest temperatures and lowest pressures corresponded, on one hand, to the lowest drying times, but, on the other hand, to the highest impurities contents. The generation of impurity A was evidently activated by temperature. Finally, a global operating optimum was determined by targeting the maximum tolerated impurities contents and by minimizing the drying time
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Sandoz, Caroline. "Structures turbulentes de petites échelles dans le problème à N corps : application aux plamas unidimensionnels et aux rotateurs couplés." Aix-Marseille 1, 1995. http://www.theses.fr/1995AIX11078.
Full text
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Garbet, Xavier. "Turbulence et transport anormal dans les plasmas de Tokamak." Grenoble 2 : ANRT, 1988. http://catalogue.bnf.fr/ark:/12148/cb37613789t.
Full text
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Métral, Jérôme. "Modélisation et simulation numérique de l'écoulement d'un plasma atmosphérique pour l'étude de l'activité électrique des plasmas sur avion." Châtenay-Malabry, Ecole centrale de Paris, 2002. http://www.theses.fr/2002ECAP0868.
Full textAbstract:
Un gaz ionisé (ou plasma) présente la propriété d'absorber ou de réfléchir les ondes électromagnétiques radar, si son taux d'ionisation est suffisant. Cette propriété suscite un intérêt particulier pour des applications dans le domaine de l'aéronautique. L'objectif de cette thèse est de pouvoir prédire les caractéristiques (électriques et énergétique) d'un plasma d'air faiblement ionisé dans un écoulement à pression atmosphérique. La description du plasma repose sur un modèle à deux températures, inspiré des modèles hors- équilibre thermique. L'écoulement du plasma est alors décrit par un système d'équations de l'hydrodynamique à deux températures couplé à un modèle collisionnel (description des échanges énergétiques) et à la cinétique chimique (réactions chimiques). Nous avons mis en œuvre un algorithme pour simuler le plasma en écoulement axisymétrique. Il s'agit d'un schéma numérique bidimensionnel de type Lagrange + Projection dont la phase de projection est un schéma d'ordre 2, adapté au transport multi- espèces. Cet algorithme nous permet de simuler des expérimentations sur l'écoulement d'un plasma atmosphérique pour valider les paramètres du modèle. Dans une deuxième partie, nous étudions la méthode des couches absorbantes parfaitement adaptées (PML) qui constitue une condition de bord pour la simulation en milieu ouvert. Son efficacité étant reconnue pour les problèmes de propagation d'onde électromagnétique, nous nous penchons sur un moyen d'adapter cette méthode de l'aéroacoustique (équations d'Euler linéarisées). Pour cela nous présentons deux approches : une méthode simple visant à éviter les oscillations numériques, et une approche plus générale où nous définissons une nouvelle formulation de couches absorbantes qui mène à des problèmes bien posésA ionized gas (or plasma) has the ability of absorbing or reflecting electromagnetic (radar) waves if its ionization rate is high enough. This is particularly interesting for aeronautics. This study aims at predicting the electric and energetic characteristics of a weakly ionized air plasma in an atmospheric pressure flow. The plasma is described by a two-temperature model, coming from the non-equilibrium description of plasmas. Plasma flow is then described by a two-temperature hydrodynamic system coupled with a collisional model (energy exchanges rates) and a kinetic model (chemical reactions). An algorithm was built to simulate plasma flow in axisymetric geometry. The algorithm is a 2D Lagrange + Projection scheme. The projection step was adapted to multi-components advection, using a second order, non oscillating, and bidimensionnal scheme. This algorithm allows the simulation of experiments concerning atmospheric pressure plasma and then the validation of the model parameters. In a second part, we study the Perfectly Matched Layer (PML) which is a boundary condition to simulate wave propagation in open domains. This method is particularly efficient for electromagnetic problems, and we want to enlarge this approach to aeroacoutics problems (linearized Euler equations). We propose two solutions: a practical approach to avoid numerical oscillations of the solution and a more general approach which consists in a new absorbing layer formulation which leads to well-posed problems
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Martinie, Olivier. "Caractérisation physique et chimique de décharges hors équilibre : application au traitement des NOx." Orléans, 2000. http://www.theses.fr/2000ORLE2047.
Full textAbstract:
Depuis le début de l'ère industrielle, la quantité d'oxydes d'azote (NOx) rejetée dans l'atmosphère n'a cessé d'augmenter. Or, les NOx sont un réel danger pour l'environnement et pour la santé humaine. C'est pour cela que des méthodes de traitement des fumées industrielles ont été développées. Ainsi, des techniques basées sur les plasmas hors équilibres sont apparues depuis le début des années 80. Il a été montré que ces technologies plasmas sont très efficaces pour traiter des faibles concentrations de polluants dans les flux d'air. Nous présentons dans ce travail des résultats concernant la caractérisation physique et chimique de réacteurs plasmas hors équilibre, fonctionnant dans l'air à pression atmosphérique. Nous avons étudié un réacteur à décharge glissante (Glidarc). Nous présentons une étude spectroscopique de la décharge. Ces expériences nous ont permis de mesurer la température du gaz et celle des électrons. Nous avons mis en évidence le phénomène de rétro claquage et nous avons étudié son influence sur la conversion chimique des polluants. Les résultats ont été obtenus pour des alimentations sinusoi͏̈dales, avec des fréquences de 50 Hz et de 66. 6 kHz. Enfin, nous avons développé un modèle numérique à deux températures de la décharge. Nous avons également étudié le comportement d'un réacteur de type "décharge à barrière électrique". Ce réacteur a été alimenté successivement par un générateur haute tension sinusoi͏̈dale 50 Hz et par une alimentation impulsionnelle très haute tension. Nous avons mis en oeuvre trois méthodes différentes pour mesurer l'énergie injectée dans le gaz. Nous avons également développé un modèle numérique "1. 5D" des microdécharges. Enfin, nous avons testé les deux réacteurs pour la conversion des NOx dans un milieu de type air sec. Nous avons également étudié l'influence de l'ajout d'une faible quantité d'hydrocarbures dans le milieu réactionnel. Nous présentons un bilan chimique complet des réactions.
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Marino, Raffaele. "Scaling laws in solar wind turbulence." Nice, 2009. http://www.theses.fr/2009NICE4104.
Full textAbstract:
Dans ma thèse de doctorat, je dérive la loi de Yaglom pour la magnétohydrodynamique, une relation de proportionnalité entre le moment mixte d’ordre 3 des incréments longitudinaux des variables d’Elsässer et l’échelle de ces incréments. En utilisant des mesures de la sonde spatiale Ulysses, j’ai montré pour la première fois la validité de cette relation, démontrant ainsi l’existence d’une cascade turbulente d’énergie et la nature turbulente des fluctuations de vitesse et champ magnétique dans les plasmas magnétisés. La relation de Yaglom pour la MHD permet aussi la première estimation directe des taux de transfert de pseudo-énergies turbulentes dans le vent solaire, et je l’ai utilisée pour montrer que la dissipation en fin de cascade turbulente MHD peut contribuer de 8% à 15% du taux de chauffage du vent solaire dans le cas incompressible, et jusqu’à 100% dans certains cas. Une analyse du vent solaire dans l’écliptique mesuré par Ulysses montre que le vent rapide a les mêmes propriétés sur l’écliptique et aux pôles, alors que le vent lent présente un taux de transfert bien plus élevé. J’ai également étudié le rôle des fluctuations de densité en turbulence MHD dans le vent solaire et j’ai montré qu’une relation phénoménologique similaire à la loi de Yaglom est vérifiée, ce qui implique que les fluctuations de densité ont un effet important et peuvent amplifier le taux de transfert d’énergie vers les petites échelles, ce qui permet un chauffage turbulent plus important et un refroidissement plus lent du vent solaire au cours de son expansion dans l’espace interplanétaireIn my PhD thesis I re-derive the Yaglom law for the MHD, a proportionality relation between the mixed third-order moment of the longitudinal increments of the Elsässer fields and the increment scale. Using Ulysses spacecraft measurements, I evidenced for the first time the existence of this relation in the polar solar wind, proving the presence of a local energy cascade and the turbulent character of the field fluctuations in Alfvénic plasmas. The observation of the Yaglom law for MHD also permits the first direct estimation of pseudo-energy dissipation rates in solar wind turbulence. In the thesis I also explored the possibility that the dissipation of energy occurring at the end of a turbulent MHD cascade can be responsible for the solar wind heating. I found that incompressible turbulent cascade can contribute to the solar wind in situ heating from 8 % to 50 % on average, and up to 100 % in some cases. Analysis of the ecliptic wind measured by Ulysses show that while the fast ecliptic streams have similar properties as the polar fast wind, the slow streams show an highly enhanced energy transport. I also study the role of large scale solar wind density fluctuations in MHD turbulence and showed that a phenomenological compressible Yaglom-like relation is verified within the solar wind, indicating that compressible effects are an important ingredient of the turbulent cascade and permit the transfer of a considerably larger amount of energy toward the small scales, where it can be dissipated to heat the plasma and slow down the radial cooling of the wind as observed in interplanetary space
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Gerbaud, Thomas. "Étude de la microturbulence par réflectométrie dans un plasma de fusion sur le tokamak Tore-Supra." Thesis, Nancy 1, 2008. http://www.theses.fr/2008NAN10086/document.
Full textAbstract:
La réflectométrie à balayage en fréquence en polarisation extraordinaire permet de mesurer des spectres locaux en nombre d’onde radiaux, S[_n/n](kr, r), et ainsi les profils radiaux de fluctuations de densité du plasma, sur le tokamak Tore Supra. La décomposition sur une base d’ondelettes – outil d’analyse position-fréquence – a permis de prendre en compte la forte variation radiale de la turbulence mesurée. Une attention particulière a été prêtée à la validation des spectres et profils turbulents mesurés, avec d’une part la confrontation avec des mesures expérimentales (réflectométries, sondes) et des simulations numériques. Cette mesure des fluctuations de densité a été appliquée à l’analyse du transport local, par l’étude de l’impact de la collisionnalité normalisée, __, sur le confinement du plasma. Ces analyses adimensionnelles permettent de comparer directement les plasmas réalisés dans les différents tokamaks. Une nette diminution du temps de confinement normalisé a été mise en évidence : B_E _ __-0.5±0.15. Point d’innovation, les profils radiaux de fluctuation de densité mesurés ont montré une forte augmentation de la turbulence de bord (r/a>0.8) liée à l’augmentation du __ – augmentation aussi observée à l’aide de la réflectométrie Doppler – fournissant donc une base physique expliquant la diminution de B_E avec __. Les régions plus centrales n’ont pas présenté de variations nettes (_n/n, _eff). Des simulations du plasma de coeur (code de stabilité linéaire KineZero et code gyrocinétique non-linéaire GYRO) ont été menées, afin d’analyser le comportement expérimental du plasmaFast-sweeping reflectometry in extraordinary mode allows direct measurement of radial wavenumber local spectra S(_n/n](kr, r), and radial profiles of density fluctuations, on Tore Supra tokamak. Wavelet-based approach – a mathematical tool for position-frequency analysis – made possible to consider the strong radial variation of the measured turbulence. Special consideration was given to the validation of spectra and turbulent profiles measurements, by comparing with experimental measurements (reflectometries, probes) and numerical non-linear gyrokinetic simulations. This density fluctuations measurement method has been used to analyse the local transport, by performing a dimensionless scaling on collisionnality, __. The scaling experiments allow direct comparisons of plasmas from different tokamaks. A clear decrease of the normalized confinement time of the plasma energy with the normalized collisionnality was observed : B_E _ __-0.5±0.15. These new measurements of density fluctuations profiles have shown an intense rise of the edge turbulence (r/a > 0.8) when increasing – also observed by Doppler reflectometry diagnostic – providing a physical explanation of the loss of confinement with the normalized collisionnality. More central regions did not present apparent variations (_n/n, _eff). Core plasma simulations (linear stability code KineZero and non-linear gyrokinetic GYRO) were performed, in order to analyse the experimental behaviour of the plasma
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Dorville, Nicolas. "Etude des couches frontières dans les plasmas : Structure et stabilité de la magnétopause terrestre." Palaiseau, Ecole polytechnique, 2015. https://theses.hal.science/tel-01181616/document.
Full textAbstract:
La magnétopause terrestre est la frontière entre le vent solaire (comprimé par une onde de choc) et la magnétosphère de la Terre. Ce type de frontière fine et quasiment étanche se forme naturellement chaque fois que deux plasmas magnétisés se trouvent projetés l’un vers l’autre. Il se produit, dans ce cas comme dans beaucoup d’autres situations astrophysiques, dans un milieu sans collisions. À ce titre, la magnétopause terrestre, qui est accessible à de nombreuses mesures satellitaires in-situ, est exemplaire d’un type très général d’interfaces. Des phénomènes clefs, comme le transport du plasma à travers la frontière, le chauffage et l’accélération des particules chargées ou la reconnexion magnétique, ont lieu à ces interfaces. L’étude et la compréhension détaillées de telles frontières est donc critique pour comprendre la physique fondamentale des plasmas. La magnétopause sépare deux régions de densités et de températures différentes. De plus, le champ magnétique de la magnétosphère et celui porté par le vent solaire n’ont ni la même direction ni la même intensité. On observe donc à la magnétopause une transition qui concerne à la fois la matière, avec deux plasmas qui s’interpénètrent, et les champs. Comment se combinent ces différents types de variations et quelle structure cela donne-t-il à la frontière ? Ce sont les questions que nous étudions dans ce manuscrit. Le cas le plus simple, où la frontière peut être considérée comme localement plane et stationnaire, sera la base de l’étude, mais on montrera aussi dans quelle mesure une frontière agitée par des instabilités et la reconnexion magnétique peut s’écarter de ces modèles les plus simples. Dans la première partie de la thèse, nous effectuons une étude expérimentale de la magnétopause, en utilisant les données de la mission européenne Cluster. Nous montrons comment on peut combiner données magnétiques et ioniques pour obtenir une caractérisation de la normale à la frontière et une coordonnée le long de cette normale, et nous validons ce nouvel outil. Ensuite nous montrons que, lorsque le champ magnétique normal est non nul, la frontière peut former une succession de sous-couches portant séparément les variations de type rotationnelles et compressionnelles. Nous donnons des pistes sur la manière appropriée de les étudier en détail. Dans la seconde partie de la thèse, nous développons un modèle théorique de structure d’équilibre 1-D stationnaire d’une couche de courant de type magnétopause. Cet équilibre est de type "cinétique", ce qui signifie qu’il est valable au niveau de la fonction de distribution et pas seulement au niveau de ses premiers moments, densité, vitesse fluide et pression. Ceci est nécessaire dans un milieu sans collisions dès que les échelles caractéristiques du mouvement des particules, en particulier le rayon de Larmor, ne sont pas tout à fait négligeables vis-à-vis de l’épaisseur de la couche. Un tel équilibre est nécessaire pour initialiser les simulations numériques qui permettent de décrire de manière réaliste une frontière comme la magnétopause et d’étudier le développement d’instabilités telles que l’instabilité de déchirement (qui implique un phénomène de reconnexion). Enfin, nous présentons un nouvel outil pour la construction des spectres et des phases de Fourier dans le cadre des études de turbulence dans les plasmas spatiauxThe terrestrial magnetopause is the boundary between the solar wind (compressed by a shock) and the terrestrial magnetosphere. This kind of thin and nearly impenetrable boundary naturally forms each time two magnetized plasmas are pushed one toward another. It happens here, like for several astrophysical situations, in a collisionless medium. For these reasons, the terrestrial magnetopause, accessible experimentally with a lot of satellite missions, is representative of a very general type of interfaces. Key phenomena like plasma transport across the boundary, heating and acceleration of charged particles or magnetic reconnection, take place at these interfaces. Therefore, studying and deeply understanding such kind of boundary is critical to understand the fundamental plasma physics. The terrestrial magnetopause is the boundary between two plasmas of different densities and temperatures. The magnetic fields of the magnetosphere and the solar wind have also different directions and intensities. The transition observed at the magnetopause therefore concerns matter, with two interpenetrating plasmas, and fields. How do these different kinds of variations combine and what structure does it give to the boundary? These are the questions we study in this work. The simplest case, when the boundary can be considered locally as a plane and is stationary, will be the basis of the study, but we will also show how a boundary shaken by instabilities and magnetic reconnection can deviate from these simple models. In the first part of the thesis, we show an experimental study of the magnetopause using the data from the European Cluster mission. We show how to combine magnetic and ion data to obtain a characterization of the normal direction to the boundary and a coordinate along this normal, and validate this new tool. Then, we show that when the normal magnetic field is nonzero, the boundary can be a succession of small layers bearing separately the rotational and compressional variations. We give clues on the good way to study these in detail. In the second part of the thesis, we develop a theoretical model of the structure as a 1D-stationay equilibrium of a current layer like the magnetopause. This equilibrium is a kinetical one, that means it is valid for the distribution function, and not only its first moments like density, fluid velocity, and pressure. This is necessary in a collisionless medium as soon as the characteristic scale of the particle motion, particularly the Larmor radius, is not negligible with respect to the thickness of the layer. Such kinds of equilibria are necessary to initialize the numerical simulations that are used to study the magnetopause and the instabilities that can happen at the boundary like the tearing instability (which implies reconnection). Finally, we present a new tool for building Fourier spectra and phases for space plasmas turbulence studies
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Mazzi, Samuele. "Impact of fast ions on microturbulence in fusion plasmas." Electronic Thesis or Diss., Aix-Marseille, 2021. http://www.theses.fr/2021AIXM0470.
Full textAbstract:
L'exploitation des plasmas de fusion magnétiquement confinés en tant que source d'énergie durable et propre est limitée par le transport turbulent radial vers l'extérieur. Ce transport est principalement induit par les micro-instabilités. Les future réacteurs seront principalement chauffés par les particules alpha produites par les réactions de fusion nucléaire. Les particules alpha doivent être bien confinées afin de transférer leur énergie aux ions thermiques. Cependant, on a aujourd'hui très peu de connaissances sur l'interaction entre les particules alpha et la microturbulence. Ainsi, des régimes de turbulence et de transport inattendus peuvent avoir des effets néfastes sur les performances des futurs réacteurs chauffés par les particules alpha. L'étude d'un scénario de tokamak qui peut imiter les conditions expérimentales attendues dans les futurs réacteurs est donc cruciale. Des études numériques sur l'impact des ions rapides hautement énergétiques, imitant la dynamique des particules alpha, sur le transport turbulent provoqué par le gradient de température des ions et les instabilités du mode des électrons piégés ont été réalisées. Il est démontré qu'une suppression du transport turbulent à l'échelle ionique peut être obtenue en présence de tels ions hautement énergétiques. Les modes d'Alfvén (AEs), déstabilisés par les ions hautement énergétiques à travers une interaction onde-particule, jouent un rôle essentiel dans le mécanisme multi-échelle menant à la suppression de la turbulence. Des analyses approfondies soulignent en outre la possibilité de reconnaître les caractéristiques de la réduction du transport à l'échelle des ionsThe exploitation of magnetically confined fusion plasmas as a sustainable and clean energy source is limited by the radially outward turbulent transport. Such transport is mainly induced by microinstabilities. Next-generation fusion devices will be mainly heated by the alpha particles born from the nuclear fusion reactions. Alpha particles must be well confined in order to transfer their energy to the bulk ions. However, very little knowledge is available regarding the interaction between alpha particles and microturbulence. Thus, unexpected turbulence and transport regimes may lead to further detrimental effects on the performance of future alpha-heated devices. The study of a tokamak scenario which can mimic the experimental conditions expected in future devices is hence crucial. Numerical investigations on the impact of highly energetic fast ions, mimicking the alpha particle dynamics, on the turbulent transport driven by Ion Temperature Gradient and Trapped Electron Mode instabilities have been carried out in a validated framework. It is shown that a suppression of the ion-scale turbulent transport may be achieved in the presence of such highly energetic ions. Alfvén Eigenmodes (AEs), destabilized by the highly energetic ions through a wave-particle interaction, play an essential role in the multi-scale mechanism leading to the turbulence suppression. Deep analyses further highlight the possibility to recognize hallmarks of the ion-scale transport reduction, regardless the dominant turbulent regime
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Valensi, Flavien. "Contribution à l’étude des phénomènes liés aux effets anodiques et cathodiques en soudage MIG-MAG." Orléans, 2007. http://www.theses.fr/2007ORLE2067.
Full textAbstract:
Le procédé de soudage MIG-MAG repose sur l’utilisation d’un arc électrique pour transférer des gouttes de métal fondu d’une électrode consommable (l’anode) vers la pièce à souder (la cathode) sous protection gazeuse contrôlée. Différents régimes de transfert peuvent exister, selon le choix notamment du courant et la composition du gaz de protection : le régime pulvérisation axiale, préféré par les utilisateurs, est obtenu pour un courant suffisamment élevé sous argon seul ; Pour un courant plus faible ou lorsque du CO2 est ajouté en quantité suffisante dans le gaz, le transfert devient globulaire, de moindre qualité. L’objectif du travail présenté dans ce mémoire est de définir les conditions permettant d’obtenir le régime de pulvérisation axiale pour le taux de CO2 dans le gaz de protection le plus élevé possible et/ou un courant d’arc le plus faible possible. Les travaux réalisés sont basés sur l’observation de l’arc par imagerie rapide pour déterminer les conditions de la transition entre les deux régimes de soudage. Le diagnostic de la colonne de plasma a été réalisé par spectroscopie optique d’émission en utilisant une méthode originale donnant accès à la température et la densité électronique sans hypothèse sur l’état d’équilibre du milieu. Les résultats obtenus ont permis de déterminer la répartition des vapeurs métalliques dans la colonne pour différents régimes de fonctionnement. L’analyse en microscopie électronique à balayage de l’électrode consommable a permis de comprendre les phénomènes se produisant aux électrodes lors de la transition entre les régimes globulaires et de pulvérisation axiale. En particulier, il s’avère que les éléments minoritaires de l’acier constituant l’électrode consommable ont une grande influence sur les résultats obtenus, et que leur contrôle permet une amélioration significative des performances du procédé de soudage.
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Chérigier-Kovacic, Laurence. "Mise au point d'un diagnostic de fluorescence induite par laser et application à l'étude d'un plasma d'argon multipolaire." Aix-Marseille 1, 1994. http://www.theses.fr/1994AIX11016.
Full textAbstract:
Nous avons developpe un diagnostic de fluorescence induite par laser pour etudier un plasma d'argon cree par une decharge thermoelectronique dans une enceinte a champ magnetique multipolaire. Ce diagnostic, base sur l'effet doppler, permet une mesure precise de la fonction de distribution en vitesse des ions (fdvi) dans un plasma de basse densite (10#8-10#9 cm##3). Un programme informatique permet d'ajuster les parametres d'un modele analytique aux courbes experimentales. Nous avons constate que les fdvi dans le corps du plasma sont gaussiennes. Pour une pression de neutres de 6 10##4 torr, la largeur a mi-hauteur nous donne la temperature ionique de l'ordre de 0. 05 ev, ce qui est inferieur a la temperature mesuree dans des conditions semblables par des analyseurs d'energie. La vitesse moyenne des ions peut etre reliee au gradient de potentiel qui les accelere vers les parois. Nous avons etudie les conditions aux limites du plasma, formees par le champ magnetique ou le voisinage de la gaine electrostatique devant une plaque metallique. En effectuant des mesures dans une arche du champ magnetique multipolaire, nous montrons son influence sur les trajectoires des ions, soumis a la force de lorentz. Ils sont en particulier devies et fortement acceleres dans la direction parallele aux aimants. Les fonctions de distribution s'elargissent de facon anisotrope. En l'absence de champ magnetique, les fonctions de distribution enregistrees pres d'une plaque au potentiel flottant ou bien a la masse ne sont pas gaussiennes: leur profil ressemble a celui calcule theoriquement par emmert et al. Nous avons donc utilise ce modele pour ajuster nos resultats experimentaux. L'accord est cependant qualitatif, la temperature ionique dans le cas du modele est fixee des la creation des ions alors que nous observons experimentalement un elargissement des distributions a l'approche de la plaque
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ETEMADI, ROXANA. "Depot d'oxydes et de nitrures de silicium par double plasma microonde et radiofrequence : etude du plasma et des proprietes optiques et structurelles des couches deposees." Paris 11, 1996. http://www.theses.fr/1996PA112075.
Full textAbstract:
Cette etude vise a une meilleure comprehension des decharges microonde (creees par ondes de surface) et radiofrequence, utilisees pour les depots a basse temperature de couches minces dielectriques. Elle permet de valider le concept de reacteur a double plasma pour les depots d'oxydes et de nitrures de silicium. Elle comporte deux aspects differents faisant appel a la physico-chimie des plasmas et a la science des materiaux. Une premiere partie est consacree a l'etude des plasmas (microonde et/ou radiofrequence) d'ar, d'o#2, d'ar-o#2 et d'ar-he-o#2 a deux positions differentes de la decharge. L'interferometrie microonde et la spectroscopie d'emission optique (techniques d'autoabsorption et d'actinometrie) sont utilisees pour determiner respectivement la densite electronique, la densite des metastables d'argon et la densite d'oxygenes atomiques. Une deuxieme partie est consacree d'une part a l'etude des conditions de depot, d'autre part a l'analyse des proprietes optiques, chimiques et structurelles des films deposes. Nous avons etudie l'influence de differents parametres comme la temperature de depot, la puissance microonde, les differents debits de gaz ou les differentes dilutions, ainsi que les effets de couplage des deux plasmas. Les couches minces deposees ont ete analysees par ellipsometrie uv-visible in situ, transmission infrarouge, mesures nucleaires (erda, rbs), edx et absorption dans l'uv lointain. Nous avons mis en evidence le role du bombardement ionique et le fait qu'il est possible de reduire la quantite d'hydrogene (sous forme de groupement o-h) contenu dans les films en les exposant a une illumination uv
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Elmahdy, Abdel-Menem Mohamed. "Influence des caractéristiques d'un réacteur PECVD sur les performances d'une structure mis élaborée sur phosphure d'indium." Toulouse 3, 1986. http://www.theses.fr/1986TOU30137.
Full textAbstract:
Dans le but de controler la realisation d'une structure mis par cvd assistee par plasma, une analyse du profil du potentiel et de la distribution des particules dans la zone cathodique a ete effectuee. Le controle de l'energie des particules venant frapper la surface du semiconducteur est analyse a travers deux parametres: le coefficient d'emission d'electrons secondaires et le taux de recombinaison des elements charges. Ceci permet de proposer les meilleures conditions d'operation, qui sont experimentees dans les trois cas suivants pour ce qui concerne l'isolant: croissance d'un oxyde natif, depot d'un oxyde de silicium, combinaison de ces deux processus. La caracterisation des dispositifs montrent que les meilleurs resultats sont obtenus avec l'isolant bicouche, apres optimisation de l'oxyde natif, presentant une resistivite 10**(13) omega cm a +ou- 40 v et une densite d'etat d'interface de l'ordre de 10**(11) cm**(-2) ev**(-1). Une possible amelioration est suggeree par l'installation d'une grille entre anneau de garde et plateau porte-substrat
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COURTEILLE, CATHERINE. "Etude d'une grande source multipolaire hybride d'ions negatifs d'hydrogene et de deuterium. Developpement des techniques de mesures par photodetachement laser." Caen, 1993. http://www.theses.fr/1993CAEN2020.
Full textAbstract:
En analysant l'evolution du rapport de la densite des ions negatifs sur celle des electrons, en fonction du courant de decharge, pour differentes pressions, nous avons pu mettre en evidence la forte dependance de ce terme en fonction de la temperature electronique. Les observations des signaux de photodetachement, observes au centre de la source et dans la region proche de l'extracteur, nous ont conduit a ameliorer la comprehension de ce signal. Nous en avons conclu que le signal de photodetachement est la superposition de deux signaux: un signal capacitif de courte duree plus un signal conductif beaucoup plus long. Nous avons mis en evidence la dependance du signal capacitif en fonction de la densite des ions negatifs, et developpe une nouvelle technique de mesure de la temperature des ions negatifs, par sondes capacitives
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Caillault, Lise. "Etude expérimentale et modélisation d'un réflecteur à plasma dans l'hélium pour des applications radar." Versailles-St Quentin en Yvelines, 2002. http://www.theses.fr/2002VERS0001.
Full textAbstract:
Un @dispositif utilisant le plasma pour réfléchir les micro-ondes a été mis en oeuvre pour des applications aux antennes radar dans la bande X (8-12 GHz). Pour cela, une impulsion de haute tension de 5 à 10 kV est appliquée aux bornes d'une décharge d'hélium pendant environ 100 us. Le plasma dense est engendré en moins de 4 us à basses pressions (0. 2-0. 5T) par faisceau d'électrons issu de la cathode creuse linéaire. Le plasma est confiné sous forme plane au moyen d'un champ magnétique homogène. . .
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Turco, Francesca. "Etudes des plasmas non-inductifs par injection d'ondes à la fréquence cyclotronique électronique dans le tokamak Tore Supra." Aix-Marseille 1, 2008. http://www.theses.fr/2008AIX11027.
Full textAbstract:
L’objet de ce travail sont les phénomènes qui caractérisent le comportement du plasma dans les décharges non-inductives du tokamak Tora Supra, étudiées en utilisant des perturbations localisées du profil de courant effectuées par ondes à la fréquence électronique cyclotronique (FCE). Pour ce qui concerne les régimes MHD, qui dégradent fortement le confinement et affectent négativement la stabilité du plasma, on a pu montrer comment un comportement dynamique du facteur de sécurité qui tende vers un rétrécissement du profil, peut causer le déclenchement de ces régimes. Le phénomène des oscillations non-linéaires de température a aussi été étudié, du point de vue d’une description analytique, aussi bien que de celui expérimental. En analysant une base de données étendue à décharges de type différents, on a pu enfin documenter l’existence d’une relation étroite entre le passage du q0 par les surfaces rationnelles principales et la création d’une ITBIn this work we addressed the issue of the phenomena typical of the non-inductive discharges in the Tore Supra tokamak, probed by means of localised perturbations of the current density profile, performed by electron cyclotron (EC) waves. Concerning the MHD regimes (which strongly degrade the confinement), we have shown that a dynamic evolution of the safety factor q which tends to shrink its profile appears to be the cause of the triggering of such regimes. The phenomenon of non-linear temperature oscillations (deriving from the non-linear coupling between the electron temperature and the current density) has also been addressed, to provide an analytical description as well as from the experimental point of view. Finally, observations based on an extended database allowed to document the existence of a tight relation between the central value of q passing through low order rational values and the formation of an internal transport barrier (ITB)
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NEUVILLE, STEPHANE. "Etude de la realisation d'un depot de carbone amorphe adamantin nitrure, stable et adherent." Palaiseau, Ecole polytechnique, 1996. http://www.theses.fr/1996EPXX0002.
Full textAbstract:
Les limites de l'utilisation pratique des depots pecvd de carbone amorphe hydrogene adamantin sont attribuees pour l'essentiel aux defauts d'adherence, et a l'insuffisance de leur durete et de leur stabilite thermique. L'hydrogene a ete identifie comme en etant la principale cause. En ajoutant du diborane au niveau du pour cent dans le plasma, on ne change pas la teneur en hydrogene ni la structure de ces depots, mais on constate un effet catalytique mis en evidence par l'accroissement de la vitesse du depot et la reduction des contraintes. L'addition suffisante d'azote, n'affecte pas beaucoup la teneur en hydrogene, mais augmente les contraintes et graphitise le depot. En revanche l'association du bore et de l'azote atomique augmente dans les depots le nombre des sites tetraedriques et les dehydrogene. Ces effets combines avec un bombardement ionique realise a travers une gaine de plasma non collisionelle et optimise avec une autopolarisation adequate, augmentent considerablement la durete et la stabilite thermique grace a l'azote en position de substitution incorpore. En developpant la theorie du test de la rayure, il fut possible de determiner et d'optimiser les parametres de l'adherence pratique. Les revetements ainsi obtenus permettent d'envisager de nouvelles applications