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Matériaux à base de carbone

publié le , mis à jour le

Matériaux à base de carbone

Les matériaux carbonés ont été très étudiés en lien avec l’analyse post-mortem des composants de Tore Supra jusqu’en 2012. La campagne DITS menée par l’IRFM (Deuterium Inventory in Tore Supra) a permis notamment d’articuler de façon forte les études de laboratoire et l’interprétation des phénomènes observés dans les tokamaks. Nos analyses post-mortem d’échantillons extraits des composants de Tore Supra nous ont permis en particulier de réaliser une cartographie des zones d’érosion et de dépôt du composant principal de Tore Supra, en très bonne corrélation avec d’autres cartographies, optique notamment. Ces analyses post-mortem ont également mis en évidence l’existence dans Tore Supra d’un processus de désorption à long terme (basse température) du deutérium, qui contrebalance la rétention, et que nous avons analysé ensuite grâce à des études de traitements thermiques de couches carbonées synthétisées en laboratoire.

Suite à cette campagne d’analyses, un fait marquant a été le succès de modélisations tenant compte à l’aide d’un code PIC de la gaine magnétisée des tokamaks et reproduisant de façon remarquable les striations des surfaces de carbone induites lors de l’érosion des composants de Tore Supra. Par ces modélisations, l’effet de la gaine peut être pris en compte et estimé, et la confrontation avec les données expérimentales permet de plus de valider ou d’affiner certaines hypothèses comme le comportement des coefficients de pulvérisation avec l’angle d’incidence des ions, ou l’influence sur l’érosion des impuretés dans le plasma. L’enjeu est d’introduire le plus correctement possible les effets de l’interaction avec les parois dans les codes de bord des plasmas de tokamak.

Des études approfondies sur différents types de carbone (amorphes ou nanocristallins, graphitique ou diamant, hydrogénés ou non, chauffés ou non) ont permis à l’équipe de développer une expertise Raman large qui se tourne maintenant, en ce qui concerne le carbone, vers la thématique de la production d’ions négatifs et des interactions avec le diamant.

Liste des publications

2015

- C. Pardanaud, C. Martin, G. Giacometti, N. Mellet, B. Pegourie and P. Roubin
Thermal stability and long term hydrogen/deuterium release from soft to hard amorphous carbon layers analyzed using in-situ Raman spectroscopy. Comparison with Tore Supra deposits
Thin Solid Films 581, 92 (2015)

- C. Pardanaud, C. Martin, G. Cartry, A. Ahmad, L. Schiesko, G. Giacometti, M. Carrere and P. Roubin
In-plane and out-of-plane defects of graphite bombarded by H, D and He investigated by atomic force and Raman microscopies
Journal of Raman Spectroscopy 46, 256 (2015)

- S. Panayotis, B. Pegourie, D. Borodin, A. Kirschner, J. Gunn, Y. Marandet and N. Mellet
Modelling the erosion/deposition pattern of the Tore Supra Toroidal Pumped Limiter
Journal of Nuclear Materials 463, 827 (2015)

- H. Bufferand, G. Ciraolo, Y. Marandet, J. Bucalossi, P. Ghendrih, J. Gunn, N. Mellet, P. Tamain, R. Leybros, N. Fedorczak, F. Schwander, E. Serre
Numerical modelling for divertor design of the WEST device with a focus on plasma-wall interactions
Nuclear Fusion 55, 053025 (2015)

- H. Bufferand, J. Bucalossi, G. Ciraolo, N. Fedorczak, P. Genesio, P. Ghendrih, J. Gunn, Y. Marandet, C. Martin, N. Mellet, E. Serre, P. Tamain
Comparison on heat flux deposition between carbon and tungsten wall - Investigations on energy recycling
Journal of Nuclear Materials 463, 420 (2015)

- E. Bernard, H. Khodja, B. Pegourie, C. Martin, C. Pardanaud, I. Beurroies, J. Chene, G. Giacometti, L. Marchetti, P. Roubin, R. Sakamoto
Multi-technique coupling for analysis of deuterium retention in carbon fiber composite NB31
Journal of Materials Science 50, 7031 (2015)

2014

- C. Pardanaud, C. Martin and P. Roubin
Multiwavelength Raman spectroscopy analysis of a large sampling of disordered carbons extracted from the Tore Supra tokamak
Vibrational Spectroscopy 70, 187 (2014)

- N. Mellet, C. Martin, B. Pegourie, G. Giacometti, J. P. Gunn, G. Cartry, P. Languille, C. Pardanaud, S. Panayotis, G. Amiard, Y. Marandet, P. Roubin
Modelling of the micrometric erosion pattern observed on the Tore Supra limiter tiles
Nuclear Fusion 54, 123006 (2014)

- A. Ahmad, C. Pardanaud, M. Carrere, J.-M. Layet, A. Gicquel, P. Kumar, D. Eon, C. Jaoul, R. Engeln and G. Cartry
Negative-ion production on carbon materials in hydrogen plasma : influence of the carbon hybridization state and the hydrogen content on H- yield
Journal of Physics D-Applied Physics 47, 085201 (2014)

2013

- H. Roche, P. Delaporte, C. Grisolia, P. Languille, T. Loarer, C. Martin, S. Panayotis, J. Y. Pascal, B. Pegourie and E. Tsitrone
Layer removal in gaps by laser process
Journal of Nuclear Materials 438, S1079 (2013)

- B. Pegourie, S. Panayotis, P. Languille, C. Martin, T. Dittmar, E. Gauthier, J. C. Hatchressian, J. Y. Pascal, P. Roubin, R. Ruffe, E. Tsitrone, S. Vartanian, H. Wang, A. Beaute, J. Bouvet, C. Brosset, J. Bucalossi, M. Cabie, E. Caprin, X. Courtois, et al.
Deuterium inventory in Tore Supra : Coupled carbon-deuterium balance
Journal of Nuclear Materials 438, S120 (2013)

- C. Pardanaud, C. Martin, P. Roubin, G. Giacometti, C. Hopf, T. Schwarz-Selinger and W. Jacob
Raman spectroscopy investigation of the H content of heated hard amorphous carbon layers
Diamond and Related Materials 34, 100 (2013)

- C. Pardanaud, C. Martin, G. Giacometti, P. Roubin, B. Pegourie, C. Hopf, T. Schwarz-Selinger, W. Jacob and J. G. Buijnsters
Long-term H-release of hard and intermediate between hard and soft amorphous carbon evidenced by in situ Raman microscopy under isothermal heating
Diamond and Related Materials 37, 92 (2013)

- C. Martin, P. Languille, S. Panayotis, B. Pegourie, H. Roche, C. Pardanaud, G. Giacometti, R. Ruffe, E. Gauthier, X. Courtois, E. Tsitrone, P. Roubin
Erosion-deposition mapping of the toroidal pump limiter of Tore Supra
Journal of Nuclear Materials 438, S771 (2013)

- C. Hopf, T. Angot, E. Areou, T. Duerbeck, W. Jacob, C. Martin, C. Pardanaud, P. Roubin and T. Schwarz-Selinger
Characterization of temperature-induced changes in amorphous hydrogenated carbon thin films
Diamond and Related Materials 37, 97 (2013)

- E. Bernard, H. Khodja, J. Chene, B. Pegourie, C. Martin and C. Pardanaud
Simultaneous deuterium implantation and ion beam microanalyses in CFC NB31 : Understanding the in-bulk migration
Journal of Nuclear Materials 438, S975 (2013)

2012

- C. Pardanaud, E. Areou, C. Martin, R. Ruffe, T. Angot, P. Roubin, C. Hopf, T. Schwarz-Selinger and W. Jacob
Raman micro-spectroscopy as a tool to measure the absorption coefficient and the erosion rate of hydrogenated amorphous carbon films heat-treated under hydrogen bombardment
Diamond and Related Materials 22, 92 (2012)

2011

- E. Tsitrone, B. Pegourie, Y. Marandet, J. F. Artaud, C. Brosset, J. Bucalossi, Y. Corre, T. Dittmar, E. Gauthier, P. Languille, F. Linez, T. Loarer, C. Martin, P. Roubin, A. Kallenbach, K. Krieger, M. Mayer, R. Neu, V. Rohde, J. Roth, et al.
Multi machine scaling of fuel retention in 4 carbon dominated tokamaks
Journal of Nuclear Materials 415, S735 (2011)

- R. Ruffe, C. Martin, C. Pardanaud, G. Giacometti, P. Languille, P. Roubin and B. Pegourie
Plasma growth processes inside gaps of the castellated limiter of the Tore Supra tokamak
European Physical Journal-Applied Physics 56, 24027 (2011)

- C. Pardanaud, G. Giacometti, C. Martin, R. Ruffe, T. Angot, E. Areou, B. Pegourie, E. Tsitrone, T. Dittmar, C. Hopf, W. Jacob, T. Schwarz-Selinger, P. Roubin
Raman study of CFC tiles extracted from the toroidal pump limiter of Tore Supra
Journal of Nuclear Materials 415, S254 (2011)

- C. Martin, R. Ruffe, C. Pardanaud, M. Cabie, C. Dominici, T. Dittmar, P. Languille, B. Pegourie, E. Tsitrone and P. Roubin
Structure of the carbon layers deposited on the toroidal pump limiter of Tore Supra
Journal of Nuclear Materials 415, S258 (2011)

- C. Martin, B. Pegourie, R. Ruffe, Y. Marandet, G. Giacometti, C. Pardanaud, P. Languille, S. Panayotis, E. Tsitrone and P. Roubin
Structural analysis of eroded carbon fiber composite tiles of Tore Supra : insights on ion transport and erosion parameters
Physica Scripta T145, 014024 (2011)

- P. Kumar, A. Ahmad, C. Pardanaud, M. Carrere, J. M. Layet, G. Cartry, F. Silva, A. Gicquel and R. Engeln
Enhanced negative ion yields on diamond surfaces at elevated temperatures
Journal of Physics D-Applied Physics 44, 372002 (2011)

- T. Dittmar, E. Tsitrone, B. Pegourie, I. Cadez, P. Pelicon, E. Gauthier, P. Languille, J. Likonen, A. Litnovsky, S. Markelj, C. Martin, M. Mayer, J. Y. Pascal, C. Pardanaud, V. Philipps, J. Roth, P. Roubin, P. Vavpetic
Deuterium Inventory in Tore Supra (DITS) : 2nd post-mortem analysis campaign and fuel retention in the gaps
Journal of Nuclear Materials 415, S757 (2011)

- C. Arnas, C. Pardanaud, C. Martin, P. Roubin, G. De Temmerman, B. Pegourie, K. Hassouni, G. Lombardi, X. Bonnin and A. Michau
Comparison of Nanoparticles Collected in the MAST Tokamak with Those Produced in Laboratory Plasmas
in Dusty/Complex Plasmas : Basic and Interdisciplinary Research : Sixth International Conference on the Physics of Dusty Plasmas, V.Y. Nosenko, et al., Editors. 2011.