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Séance de cours

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 les microinstabilités dans les plasmas aimantés inhomogènes, qui conduisent à un transport turbulent et limitent les propriétés de confinement des réacteurs de fusion magnétique. L'instructeur examine les dérives dans les plasmas magnétisés, dérive une relation de dispersion cinétique locale pour les ondes électrostatiques et discute des dérives diamagnétiques. La séance de cours couvre l'importance des effets cinétiques, des résonances entre les particules et les ondes et des effets finis du rayon de Larmor. L'analyse comprend une étude détaillée des états de turbulence linéaire, des gradients critiques et des microinstabilités électrostatiques, telles que les ondes d'échange et l'instabilité du gradient de température ionique. La séance de cours met l'accent sur la nature multi-échelle des plasmas et les défis posés par les plasmas magnétisés, soulignant la domination du transport turbulent dans ces systèmes.

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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.

Source officielle

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Énergie de fusion nucléaire

vignette| L'expérience de fusion magnétique du Joint European Torus (JET) en 1991. L'énergie de fusion nucléaire est une forme de production d'électricité du futur qui utilise la chaleur produite par des réactions de fusion nucléaire. Dans un processus de fusion, deux noyaux atomiques légers se combinent pour former un noyau plus lourd, tout en libérant de l'énergie. De telles réactions se produisent en permanence au sein des étoiles. Les dispositifs conçus pour exploiter cette énergie sont connus sous le nom de réacteurs à fusion nucléaire.

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.

Lockheed Martin Compact Fusion Reactor

The Lockheed Martin Compact Fusion Reactor (CFR) is a fusion power project at Lockheed Martin’s Skunk Works. Its high-beta configuration, which implies that the ratio of plasma pressure to magnetic pressure is greater than or equal to 1 (compared to tokamak designs' 0.05), allows a compact design and expedited development. The project was active between 2010 and 2019, after that date there have been no updates and it appears the division has shut down.

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.

Fusion par confinement magnétique

La fusion par confinement magnétique (FCM) est une méthode de confinement utilisée pour porter une quantité de combustible aux conditions de température et de pression désirées pour la fusion nucléaire. De puissants champs électromagnétiques sont employés pour atteindre ces conditions. Le combustible doit au préalable être converti en plasma, celui-ci se laisse ensuite influencer par les champs magnétiques. Il s'agit de la méthode utilisée dans les tokamaks toriques et sphériques, les stellarators et les machines à piège à miroirs magnétiques.

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