Défense publique de la thèse intitulée:

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1 Défense publique de la thèse intitulée:
Études du rayonnement suprathermique émis lors du chauffage cyclotronique électronique du plasma du tokamak TCV Candidat: Patrick Blanchard Directeur de thèse: Dr. Henri Weisen Effectuée au Centre de Recherches en Physique des Plasmas de l’EPFL Lausanne, le 30 août 2002 fgfg Patrick Blanchard: Soutenance publique

2 Patrick Blanchard: Soutenance publique
Plan de l’exposé Des atomes au Tokamak TCV en passant par le plasma L’émission cyclotronique électronique (ECE) La radiométrie ECE et la mesure de température Le chauffage du plasma et le rayonnement suprathermique Patrick Blanchard: Soutenance publique

3 Patrick Blanchard: Soutenance publique
Motivations But: Production d’énergie en fusionnant des atomes légers Comment y arriver? On doit faire des collisions énergétiques entre atomes On doit travailler à très haute température (100 millions de degrés) => Confinement des atomes dans un réacteur de type tokamak => tokamak TCV Chauffer le plasma => chauffage cyclotronique Mesure de la température Patrick Blanchard: Soutenance publique

4 Patrick Blanchard: Soutenance publique
Les atomes Patrick Blanchard: Soutenance publique

5 Patrick Blanchard: Soutenance publique
Les états de la matière État solide On chauffe Patrick Blanchard: Soutenance publique

6 Patrick Blanchard: Soutenance publique
Les états de la matière État liquide On chauffe encore Patrick Blanchard: Soutenance publique

7 Patrick Blanchard: Soutenance publique
Les états de la matière État gazeux On chauffe toujours … et Patrick Blanchard: Soutenance publique

8 Patrick Blanchard: Soutenance publique
Les états de la matière État plasma L’état plasma représente environ 99% de la masse de l’univers Expérience 1 Patrick Blanchard: Soutenance publique

9 La réaction de fusion D-T
Energie cinétique + Patrick Blanchard: Soutenance publique

10 La fusion:production d’énergie
E=Dmc2 Chauffage annuel d’une petite maison: (5000 kW) 600kg de charbon 6gr d’Uranium 6mg de mélange Deutérium-Tritium (Dm=200mg) Problème: les particules de même charge se repoussent Patrick Blanchard: Soutenance publique

11 Patrick Blanchard: Soutenance publique
Collisions Les particules de même charge se repoussent Protons – Protons Deutérium - Tritium Solution: il faut chauffer le plasma Jusqu’à 100 millions de degrés !!! Patrick Blanchard: Soutenance publique

12 Le confinement des particules
On doit confiner les particules! Comment? Avec un champ magnétique Les particules chargées ont un mouvement cyclotronique autour des lignes de champ magnétique r hghghg Typiquement f = 40GHz et r = 0.1mm Expérience 2 Patrick Blanchard: Soutenance publique

13 Patrick Blanchard: Soutenance publique
Le concept de tokamak Chambre toroïdale Champ magnétique toroïdal Courant de plasma => Champ magnétique poloïdal Lignes de champ magnétique hélicoïdale => fgfg Patrick Blanchard: Soutenance publique

14 Patrick Blanchard: Soutenance publique
Le tokamak TCV 1.5m 0.9m 0.5m fgfg Patrick Blanchard: Soutenance publique

15 Caractéristiques des plasmas de TCV
~ 20 plasmas par jour d’une durée de ~2 secondes Champ magnétique dans TCV ~ champ terrestre Densité dans TCV ~ 1/ densité de l’air ambiant fgfg Patrick Blanchard: Soutenance publique

16 Patrick Blanchard: Soutenance publique
Des atomes au Tokamak TCV en passant par le plasma L’émission cyclotronique électronique (ECE) La radiométrie ECE et la mesure de température Le chauffage du plasma et le rayonnement suprathermique Patrick Blanchard: Soutenance publique

17 L’émission cyclotronique électronique
Charge accélérée + mouvement périodique Emission à la fréquence cyclotronique électronique f et à ses harmoniques: f, 2f, 3f… => Patrick Blanchard: Soutenance publique

18 L’émission cyclotronique électronique
La fréquence d’émission dépend de la position: Patrick Blanchard: Soutenance publique

19 Le spectre électromagnétique
Patrick Blanchard: Soutenance publique

20 Patrick Blanchard: Soutenance publique
Des atomes au Tokamak TCV en passant par le plasma L’émission cyclotronique électronique (ECE) La radiométrie ECE et la mesure de température Le chauffage du plasma et le rayonnement suprathermique Patrick Blanchard: Soutenance publique

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Radiométrie ECE Avantages: Mesure passive Bonne résolution spatiale Bonne résolution temporelle On a ainsi une mesure locale du rayonnement CE Patrick Blanchard: Soutenance publique

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Lignes de visées Patrick Blanchard: Soutenance publique

23 Patrick Blanchard: Soutenance publique
Mesure de température Milieu en équilibre thermique => fonction de distribution électronique Maxwellienne La Maxwellienne est définie par un seul paramètre: la température Te Dans un tel milieu on a On a une mesure locale de la température des électrons Expérience 3 Patrick Blanchard: Soutenance publique

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Mesure de température Patrick Blanchard: Soutenance publique

25 Patrick Blanchard: Soutenance publique
Des atomes au Tokamak TCV en passant par le plasma L’émission cyclotronique électronique (ECE) La radiométrie ECE et la mesure de température Le chauffage du plasma et le rayonnement suprathermique Patrick Blanchard: Soutenance publique

26 Chauffage du plasma par onde EC
2 moyens: chauffage ohmique chauffage par ondes cyclotroniques électroniques - car la fréquence cyclotronique est une fréquence de résonance Patrick Blanchard: Soutenance publique

27 Génération d’électrons suprathermiques
Equilibre thermique Injection de micro-onde => intéraction avec des électrons de haute énergie Déformation de la Maxwellienne => Génération d’électrons suprathermiques => Dans un tel milieu on a Patrick Blanchard: Soutenance publique

28 Génération d’électrons suprathermiques
C’est à partir de ce moment que les choses se compliquent! Patrick Blanchard: Soutenance publique

29 Simulation bi-Maxwellienne
Nécessité de simuler les signaux expérimentaux Thermiques Approche bi-Maxwellienne Suprathermiques Patrick Blanchard: Soutenance publique

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Quelques résultats Patrick Blanchard: Soutenance publique

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Conclusions Mise au point d’un nouveau diagnostic de mesures permettant d’étudier les électrons suprathermiques présents dans le plasma Etude de l’influence de la géométrie et de la puissance des X2/X3 sur la génération d’électrons suprathermiques La détermination précise de la population suprathermique est essentielle pour les futurs réacteurs dont le chauffage et une partie du courant de plasma seront assurés par des injections d’ondes Patrick Blanchard: Soutenance publique

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That’s all Folks! Patrick Blanchard: Soutenance publique

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Remerciements Direction du CRPP Henri Weisen Stefano Coda Stefano Alberti Mark, Tim, Laurie Wolfgang Suttrop Philippe, Blaise Xavier Llobet Jean-Michel Mayor Edith Claude Raggi Paolo Olivier, Adriano, Gilles Yann, Laurent, Alain, DC sdfdfd Ma famille Francesca + tous les autres Patrick Blanchard: Soutenance publique

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Festivités sdfdfd Patrick Blanchard: Soutenance publique