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Séance de cours

Instabilités plasmatiques : Micro-instabilités dans les plasmas magnétisés

Dans cours

PHYS-736: Plasma instabilities

To complete the theoretical knowledge acquired before the graduate studies. ...

Description

Cette séance de cours se penche sur la dérivation de la relation de dispersion cinétique locale pour les instabilités électrostatiques dans les plasmas magnétisés inhomogènes, en se concentrant sur les effets cinétiques tels que les résonances ondes-particules et les effets finis du rayon de Larmor. L'instructeur explique le mécanisme d'instabilité de l'échange en présence de forces externes s'opposant aux gradients de densité, conduisant à des ondes de dérive et des instabilités associées à l'interaction onde de résonance-particules. Grâce à des exercices, les étudiants s'entraînent à résoudre des relations de dispersion cinétiques pour les ondes électrostatiques dans des plasmas magnétisés homogènes. La séance de cours couvre la dérivation des relations de dispersion, des réponses adiabatiques, des fréquences de dérive diamagnétique et des dénominateurs résonants, soulignant l'importance de comprendre les instabilités du plasma.

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Enseignant·e·s (2)

Stephan Brunner

Jonathan Graves

Prof. Jonathan P. Graves is a Senior Scientist at EPFL and Honorary Visiting Professor at the University of York, UK. He achieved first class joint honours in Electronic Engineering and Mathematics from the University of Nottingham, UK in 1996. He completed his Ph.D. in Theoretical Mechanics from the University of Nottingham, UK, three years later in 1999. During his Ph.D. he was based in the Culham theory group of the United Kingdom Atomic Energy Authority, developing kinetic descriptions of the internal kink instability, and participating in deuterium-tritium experimental analysis in the Joint European Torus. After a short time in industry, and a postdoc at Nottingham University, he took a position at the Swiss Plasma Center at EPFL, becoming a Senior Scientist in 2014, and became an Honorary Visiting Professor at the University of York, UK, in 2020. In 2015 he became a member of the EUROfusion Scientific and Technical Advisory Committee (STAC) and a member of the EUROfusion DEMO Technical Advisory Group. He is on the editorial board for the journal Plasma Physics and Controlled Fusion, and in 2020 became Scientific Secretary of the Varenna-Lausanne International Workshop in Theory of Fusion Plasmas.

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Concepts associés (18)

Plasma stability

The stability of a plasma is an important consideration in the study of plasma physics. When a system containing a plasma is at equilibrium, it is possible for certain parts of the plasma to be disturbed by small perturbative forces acting on it. The stability of the system determines if the perturbations will grow, oscillate, or be damped out. In many cases, a plasma can be treated as a fluid and its stability analyzed with magnetohydrodynamics (MHD).

Interchange instability

The interchange instability, also known as the Kruskal–Schwarzchild instability or flute instability, is a type of plasma instability seen in magnetic fusion energy that is driven by the gradients in the magnetic pressure in areas where the confining magnetic field is curved. The name of the instability refers to the action of the plasma changing position with the magnetic field lines (i.e. an interchange of the lines of force in space) without significant disturbance to the geometry of the external field.

État plasma

thumb|upright|Le soleil est une boule de plasma. thumb|Lampe à plasma.|168x168px thumb|upright|Les flammes de haute température sont des plasmas. L'état plasma est un état de la matière, tout comme l'état solide, l'état liquide ou l'état gazeux, bien qu'il n'y ait pas de transition brusque pour passer d'un de ces états au plasma ou réciproquement. Il est visible sur Terre, à l'état naturel, le plus souvent à des températures élevées favorables aux ionisations, signifiant l’arrachement d'électrons aux atomes.

Airy wave theory

In fluid dynamics, Airy wave theory (often referred to as linear wave theory) gives a linearised description of the propagation of gravity waves on the surface of a homogeneous fluid layer. The theory assumes that the fluid layer has a uniform mean depth, and that the fluid flow is inviscid, incompressible and irrotational. This theory was first published, in correct form, by George Biddell Airy in the 19th century.

Kink instability

A kink instability (also kink oscillation or kink mode), is a current-driven plasma instability characterized by transverse displacements of a plasma column's cross-section from its center of mass without any change in the characteristics of the plasma. It typically develops in a thin plasma column carrying a strong axial current which exceeds the Kruskal–Shafranov limit and is sometimes known as the Kruskal–Shafranov (kink) instability. The kink instability was first widely explored in fusion power machines with Z-pinch configurations in the 1950s.

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Séances de cours associées (33)

Instabilités plasmatiques : Micro-instabilités dans les plasmas magnétisés

Explore les effets cinétiques dans les instabilités électrostatiques dans les plasmas magnétisés, en se concentrant sur les résonances de particules d'onde et les effets finis du rayon de Larmor.

MHD Stabilité et limites opérationnelles

Explore la stabilité, les instabilités et les limites opérationnelles de la MHD dans les plasmas tokamaks, en soulignant l'importance de comprendre la stabilité à l'équilibre et l'impact des instabilités sur le confinement plasmatique.

Instabilités plasmatiques : Micro-instabilités dans les plasmas magnétisés

Explore les micro-instabilités dans les plasmas magnétisés, mettant l'accent sur les ondes dérivantes et les interactions ondes-particules résonantes.

Introduction à la physique du plasma

Couvre les régimes de haute confinement, la densité de courant induite, le soutien autonome du plasma de fusion et les conditions idéales de MHD.

Les ondes électromagnétiques dans les plasmas

Couvre le comportement des ondes électromagnétiques dans les plasmas non-magnétisés et la simplification des équations pour les plasmas non collisifs.

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