Catégorie d'événements : Séminaires

Un séminaire animé par

Dr. Loic Schiesko

IRFM, CEA Cadarache

intitulé :

Des plasmas froids pour la fusion thermonucléaire : chauffage par injection de neutres

Un séminaire animé par

Dr. María E. DAVILA

Professor à l’Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid – ICMM – CSIC (Spain)

intitulé :

Reducing the dimensionality: Silicon nanoribbons

aura lieu mercredi, 10 Mai à 10h dans la salle du Conseil – service 322 du laboratoire PIIM (Campus St. Jerome)

Résumé : Ces dernières années, la découverte de différentes formes de nanostructures dans de nombreux matériaux (nanosphères, nanotubes, nanofils, ainsi que leurs dérivés) a suscité un grand intérêt scientifique et technologique. En tant que matériau électronique le plus important, le silicium, sous ses formes nanométriques, a suscité un intérêt majeur en raison de ses propriétés physiques émergentes particulières, telles que l’émission de lumière, l’émission de champ et les effets de confinement quantique. Dans mon séminaire, je me concentrerai plus particulièrement sur les nanorubans de silicium, un nouvel allotrope constitué uniquement de blocs de construction pentagonaux en silicium, dont les propriétés physiques pourraient être explorées en détail.

Biographie : Les recherches de María E Dávila se concentrent sur “la synthèse et la caractérisation de matériaux de faible dimension, en particulier les semi-conducteurs”.
avec un accent particulier sur les semi-conducteurs”. Elle s’intéresse notamment à la détermination de la structure structurelle et électronique de ces matériaux. Elle est spécialisée dans “l’utilisation des techniques de rayonnement synchrotron pour explorer la physique et la chimie des matériaux de faible dimension”. Elle a obtenu son doctorat en physique de la matière condensée à l’université Auronoma de Madrid en 1996, puis a effectué un stage post-doctoral à l’université d’Uppsala et à la KTH en Suède.

Un séminaire animé par

Dr. Mykola IALOVEGA

Postdoc à l’Universitè de Wisconsin–Madison (Etats Unis) et dans le groupe Plasma Edge Physics with 3D Boundaries

intitulé :

Développement de méthodes de fabrication additive de composants orientés vers le plasma pour de nouveaux dispositifs de confinement de la fusion magnétique

aura lieu mardi, 28 mars à 10h30 dans la salle du Conseil – service 322 du laboratoire PIIM (Campus St. Jerome)

Résumé : Cet exposé donnera un aperçu du développement des revêtements par projection à froid pour les surfaces fonctionnelles des composants orientés vers le plasma, en particulier pour les nouveaux dispositifs de fusion par confinement magnétique qui sont actuellement en cours de construction dans le Wisconsin, aux États-Unis. Le Wisconsin HTS Axisymmetric Mirror Experiment (WHAM) est le résultat d’un partenariat public-privé entre l’UW-Madison, le MIT et Commonwealth Fusion Systems (CFS) pour construire et exploiter un dispositif compact de miroir à haut champ et démontrer une voie vers un miroir tandem axisymétrique commercial pour la production d’énergie électrique à l’échelle du réseau, d’hydrogène et plus encore. Actuellement dans sa phase finale de construction pour atteindre le premier plasma, WHAM utilisera des bobines de supercondensation à haute température REBCO (miroirs de 17 T) avec un rayon d’alésage de 5,5 cm pour confiner les plasmas chauds et denses créés à l’aide de l’ECH à haute fréquence. Le scénario de chauffage RF et l’injection de NBI seront utilisés pour créer des ions rapides en sloshing. Des plasmas quasi-stationnaires (durée du plasma >> ralentissement des ions et temps de confinement caractéristiques) seront créés avec des températures d’électrons de 1 keV, des énergies d’ions moyennes de 20 keV et des densités proches de la limite de pression du plasma. L’une des missions de la technilogie WHAM est de démontrer des techniques avancées de hadling de particules en utilisant une interface de gettering en tantale (Ta) non évaporable pour une réduction efficace de la pression neutre dans le bord du plasma, ce qui limitera les pertes associées à l’échange de charges et améliorera les performances globales du plasma. Cet objectif est atteint grâce au développement d’un procédé à l’état solide basé sur l’impact de particules de poudre à grande vitesse – connu sous le nom de pulvérisation à froid – pour créer des revêtements de tantale sur des substrats en acier inoxydable (SS). Plusieurs paramètres de pulvérisation à froid ont été testés pour obtenir des revêtements denses et bien adhérents avec un niveau de porosité minimal. Des expériences récentes d’exposition au plasma et de recuit ultérieur ont démontré la capacité des revêtements à résister à l’impact d’une fluence de particules élevée (3e25 D/m2) et d’une température de surface élevée tout en conservant l’intégrité, la surface et la morphologie des revêtements. Des expériences de désorption thermique réalisées en collaboration avec le laboratoire PIIM (Aix-Marseille Université) ont révélé la grande capacité de stockage d’hydrogène des revêtements (plus de deux ordres de grandeur par rapport au tungstène fritté exposé aux mêmes conditions d’implantation de D). Enfin, les essais d’un PFC à grande échelle projeté à froid par Ta et doté d’une fonction de chauffage pour réguler l’adsorption et la libération de l’hydrogène sont en cours à l’UW-Madison.
En outre, cette recherche apporte une expertise sur les options de fabrication additive pour les premières parois fonctionnelles et les composants de déviation pour les stellarators et les tokamaks. Par exemple, le dispositif Helically Symmetric eXperiment (HSX) de l’UW-Madison – un stellarator à petite échelle – devrait être amélioré avec une puissance de chauffage importante (jusqu’à 800 kW de puissance injectée et des densités de plasma allant jusqu’à 1e19 m-3) et un déviateur pour tester le concept de déviateur non résonant dans des conditions de plasma détaché. Il est proposé d’imprimer en 3D des parties du HSX et d’utiliser la technologie de pulvérisation à froid pour ajouter des fonctionnalités aux PFC de l’appareil.

Biographie : Licence et maîtrise en physique, Université nationale V.N. Karazin de Kharkiv, Ukraine, 2015 ; maîtrise en ingénierie nucléaire, Université de Stuttgart (Allemagne) et Université de Gand (Belgique), 2017 ; doctorat en physique des plasmas et science des matériaux, CNRS, Aix-Marseille Université et CEA Cadarache (France), 2021. Plus d’informations ici. 

Un mini-workshop intitulé:

Complex dynamics of plasmas

organisé par Y. Elskens (PIIM laboratory, Aix-Marseille Université, CNRS) dans le cadre d’un projet CAPES/COFECUB

Programme du Workshop :

• 13:30 – 14:10 (30′ talk+10′ Questions/Answers), Nicolas Dubuit (PIIM laboratory, Aix-Marseille Université, CNRS) – “Statistics of transport in the vicinity of lagrangian coherent structures”
• 14:10 – 15:00 (40′ talk+10′ QA), Ricardo Viana (Univ. São Paulo and Univ. Fed. Paraná, Curitiba) – “Fractal escape basins in open chaotic systems”
• 15:00 – 15:20, Coffee break
  
• 15:20 – 16:00 (30′ talk+10′ QA), Matteo Faganello (PIIM laboratory, Aix-Marseille Université, CNRS) – “Kelvin-Helmholtz instability and induced magnetic reconnection at the Earth’s magnetopause”
• 16:00 – 16:40 (30′ talk+10′ QA), Leonardo Osorio (Univ. São Paulo and Aix-Marseille Univ.) – “Shearless edge transport barriers in L-H transition“
• 16:40 – 17:20 (30′ talk+10′ QA), Dominique Escande (PIIM laboratory, Aix-Marseille Université, CNRS) – “Description of magnetic field lines without arcanes”

Résumés :

1. Nicola Dubuit – Statistics of transport in the vicinity of lagrangian coherent structures: Transport properties of magnetic fluctuations, in particular the role of Lagrangian Coherent Structures, are investigated from a statistical point of view in a sheared magnetic field. It is shown that field lines escape a tube (jet) over a finite length which is independent of tube size. However this escape length is not uniform in a chaotic sea, and in particular is minimum (indicating maximal transport) in the vicinity of Lagrangian Coherent Structures. Combined with the fact that LCS are not fixed but vary, both in time and with the velocities of particles, this could reduce their effectiveness as transport barriers in cases where other transport processes exist.
2. Ricardo Viana – Fractal escape basins in open chaotic systems:  The dynamics of chaotic orbits in non-integrable Hamiltonian systems is mostly determined by the fractal character of the homoclinic tangles. In open systems, the escape basin is the set of initial conditions (in phase space) leading to trajectories exiting the domain of interest through a given region. The escape basin boundary is a fractal curve, which leads to final-state uncertainty, a phenomenon that can be quantified using different techniques. In this talk I will describe some of them, in open Hamiltonian models of systems of interest in plasma physics.
3. Matteo Faganello – Kelvin-Helmholtz instability and induced magnetic reconnection at the Earth’s magnetopause: A 3D two-fluid simulation, using plasma parameters as measured by MMS on 8 September 2015, shows the nonlinear development of the Kelvin–Helmholtz instability at the Earth’s magnetopause. It shows extremely rich dynamics, including the development of a complex magnetic topology, vortex merging and secondary instabilities. Vortex induced and mid-latitude magnetic reconnection coexist and produce an asymmetric distribution of magnetic reconnection events. Off-equator reconnection exhibits a predominance of events in the Southern Hemisphere during the early nonlinear phase, as observed by satellites at the dayside magnetopause. The late nonlinear phase shows the development of vortex pairing for all latitudes while secondary Kelvin–Helmholtz instability develops only in the Northern Hemisphere, leading to an enhancement of the occurrence of off-equator reconnection there.
   Since vortices move tailward while evolving, this suggests that reconnection events in the Northern Hemisphere should dominate at the nightside magnetopause.
4. Leonardo Osorio –Shearless edge transport barriers in L-H transition: Shearless transport barriers (STBs) have been extensively studied in several dynamical non-twist systems to control the chaotic transport. Those barriers are associated through the extrema of the rotation number profile and, because of that, they exhibit a strong resistance to perturbations. For magnetized plasmas, ExB drift wave transport models have shown that, on using non-monotonic plasma profiles, STBs can appear to prevent the particle flux. So, considering a tokamak with a large aspect ratio, R>>a, and on using an ExB wave transport model, we study the chaotic transport at the plasma edge when typical radial electric field profiles in LH-transition are taken. We show that, by doing this, STBs appear at the plasma edge and, as the depth of the well-like radial electric field increases, they become more resistant to perturbations, impeding almost any flux to the vessel chamber. In a sense, we show through a description of invariant shearless curves a L-H transition behaviour.
5. Dominique Escande – Description of magnetic field lines without arcanes: The action principles for magnetic field lines and for Hamiltonian mechanics are analogous. The first one can be deduced in a pedestrian way from first principles. It makes practical calculations simpler and safer, with an intuitive background. In particular, it is shown that the width of a magnetic island is proportional to the square root of the magnetic flux through a ribbon whose edges are the field lines related to the O and X point of the island. There is some beauty in the approach, which may provide a new pedagogical and intuitive introduction to Hamiltonian mechanics.