19/01/21 - M1

Analyse de la précision d’une simulation numérique en physique atomique

Les recherches menées en spectroscopie des plasmas nécessitent le développement de codes de calcul en physique atomique.

Les recherches menées en spectroscopie des plasmas nécessitent le développement de codes de calcul en physique atomique. Dans le cadre d’études effectuées en fusion par confinement magnétique, un outil de simulation numérique a été développé pour modéliser la forme des raies spectrales issues des atomes d’hydrogène et de deutérium qui sont présents dans la zone de bord des tokamaks. Cet outil permet de résoudre numériquement l’équation de Schrödinger dépendant du temps pour un atome perturbé par un champ électrique fluctuant. A l’aide d’une méthode aux différences finies, l’équation est résolue sur une grille donnée de pas de temps, et la solution obtenue est utilisée comme donnée d’entrée dans une procédure de calcul de transformée de Fourier numérique, conduisant à l’évaluation du spectre. Ce spectre sert alors de modèle pour le diagnostic du plasma de bord ; notamment, on peut s’en servir pour estimer la densité électronique en effectuant une comparaison aux spectres expérimentaux. L’objectif du travail de stage est d’analyser la précision du schéma de calcul utilisé dans la simulation. L’équation de Schrödinger dépendant du temps est une équation différentielle ordinaire d’ordre 1 dont l’inconnue est une matrice U(t) (opérateur d’évolution). Plusieurs méthodes numériques devront être examinées dans l’optique de trouver un compromis entre la précision et le temps de calcul. Le système idéal de l’atome à 2 niveaux sera d’abord considéré comme cas d’étude, puis des systèmes plus réalistes, correspondant à des raies observées expérimentalement dans les tokamaks comme Da (l = 656 nm), seront étudiés. Le travail pourra conduire à une exploitation de spectres expérimentaux observés sur le tokamak WEST. Des compétences en calcul d’incertitude et en calcul numérique (par exemple avec de la programmation en langage FORTRAN ou C) seront utiles. Mots clés : recherche en fusion thermonucléaire contrôlée, spectroscopie des plasmas, diagnostic, modélisation numérique

Joël Rosato - Contacter
Equipe PATP
2 à 4 mois

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19/01/21 - M1

Interaction plasma-surface (expérimental)

Un stage de M1 est disponible au sein de l’équipe « Plasma-Surface » du laboratoire PIIM de l’Université d’Aix-Marseille dans le cadre du tokamak ITER. Le deutérium et le tritium sont le carburant de fusion de ce réacteur expérimental et ces isotopes de l’hydrogène interagissent fréquemment avec la « tuyère d’échappement » que représente le divertor en tungstène d’ITER. Le tritium étant radioactif, il est nécessaire de comprendre les mécanismes microscopiques pouvant mener au piégeage du tritium dans les matériaux en tungstène.