5 mois (mars à juillet 2021)

Stage M2 – Equipe TP – Mesure absolue d’un champ électrique radiofréquence dans un plasma par émission Lyman-α induite par le champ (EFILE)

L’objectif de ce stage est d’obtenir la mesure absolue (=calibrée) d’un champ électrique radio-fréquence dans le vide et dans un plasma, en particulier au niveau d’une gaine à l’interface entre le plasma et une paroi. Une gaine est une région où le potentiel varie fortement, créant un champ électrique ayant une influence sur les mouvements des particules char-gées. Nous utiliserons un diagnostic développé dans l’équipe Turbulence Plasma, (EFILE) permettant de mesurer de façon directe un champ électrique dans le vide ou dans un plasma.

La description théorique et les simulations numériques des gaines radiofréquences (RF) sont des domaines de recherche très actifs dans le domaine de la fusion (chauffage ICRF) mais on manque de diagnostics spécifiques et de données expérimentales. Ce diagnostic doit répondre à cette problématique. Ce stage apportera au candidat une formation fondamen-tale dans ce domaine de recherche.

Ce diagnostic est basé sur l’émission de la raie Lyman- par un faisceau sonde d’hydrogène dans l’état 2s lorsque celui-ci traverse une région où règne un champ électrique. Suite au couplage 2s-2p créé par le champ, on observe une réduction de la durée de vie du niveau 2s (métastable) avec émission de la raie Lyman- dont l’intensité est proportionnelle au carré de l’amplitude du champ, ce qui permet de le mesurer.

Expérimentalement, afin de contrôler un maximum de paramètres pour valider le diagnostic, on travaille dans des conditions beaucoup plus simples que dans le domaine de la fusion. On génère un champ électrique entre deux plaques parallèles entre lesquelles passe le fais-ceau sonde, dans une enceinte de configuration cylindrique. Un filament chauffé par un courant émet des électrons primaires qu’on accélère par une différence de potentiel. Par collisions, ces électrons ionisent des atomes d’argon, permettant ainsi la création d’un plasma d’argon non magnétisé.

Ce sujet peut déboucher sur plusieurs perspectives de thèse. Une des applications directes de ce stage serait de mettre au point la mesure de la valeur absolue du champ électrique de-vant une antenne de chauffage cyclotronique ionique (ICRF). Cette mesure doit être réali-sée dans un banc expérimental test reproduisant les conditions de plasma de bord d’un to-kamak de façon à calibrer des cartes de champ obtenues par simulation. Ce travail ferait l’objet d’une collaboration avec l’Institut Jean Lamour de Nancy. Une autre application, en développement depuis janvier 2019 (financement Région PACA), est l’étude d’un plasma dans une colonne en champ magnétique sur la machine MISTRAL de l’équipe Turbulence Plasma.

Laurence Chérigier-Kovacic - Contacter
Equipe TP

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