Test particles dynamics in 3D non-linear magnetohydrodynamics simulations and application to runaway electron formation in tokamak disruptions / Cristian Sommariva ; sous la direction de Peter Beyer et de Eric Nardon

Date :

Type : Livre / Book

Type : Thèse / Thesis

Langue / Language : anglais / English

Catalogue Worldcat

Technologie de rupture

Magnétohydrodynamique

Fusion nucléaire par confinement magnétique

Classification Dewey : 530

Beyer, Peter (Directeur de thèse / thesis advisor)

Nardon, Eric (1982-...) (Directeur de thèse / thesis advisor)

Lütjens, Hinrich (Rapporteur de la thèse / thesis reporter)

Aix-Marseille Université (Organisme de soutenance / degree-grantor)

Ecole Doctorale Physique et Sciences de la Matière (Marseille) (Ecole doctorale associée à la thèse / doctoral school)

Institut de Recherche sur la Fusion par confinement Magnétique (CEA Cadarache) (Laboratoire associé à la thèse / thesis associated laboratory)

Résumé / Abstract : La thèse étudie la dynamique des Electrons Découplés (DE) dans une disruption plasma déclenchée par injection massive de gaz dans le tokamak JET et simulée par le code JOREK. Cette investigation est permise par l’implémentation d’un module de suivi des particules tests relativistes dans JOREK. L’étude montre que les électrons peuvent ‘survivre’dans le chaos magnétique caractérisant la phase dite de ‘Disjonction Thermique’ (DT) de cette disruption (simulée) grâce à la reformation des surfaces magnétiques fermées. Deuxièmement, l’accélération des électrons causée par les champs électriques dus aux fluctuations magnétohydrodynamiques (MHD) pendant la DT est analysée. Cela montre que les électrons peuvent être accélérés par ces champs et devenir DE, après reconfinement, pendant la phase dite de ‘Disjonction de Courant’. Une étude préliminaire sur les dépendances entre le courant des DE et l’activité MHD dans les expériences de disruption du tokamak ASDEX Upgrade est également reportée.

Résumé / Abstract : In view of better understanding Runaway Electron (RE) generation processes during tokamak disruptions, this work investigates test electron dynamics during a JET disruption simulated with the JOREK code. For this purpose, a JOREK module computing relativistic test particle orbits in the simulated fields has been developed and tested. The study shows that a significant fraction of pre-disruption thermal electrons remain confined in spite of the magnetic chaos characterizing the Thermal Quench (TQ) phase. This finding, which is related to the prompt reformation of closed flux surfaces after the TQ, supports the possibility of the so-called “hot tail” RE generation mechanism. In addition, it is found that electrons may be significantly accelerated during the TQ due to the presence of strong local electric field (E) fluctuations related to magnetohydrodynamic (MHD) activity. This phenomenon, which has virtually been ignored so far, may play an important role in RE generation. In connection to this modelling work, an experimental study on ASDEX Upgrade disruptions has been performed, suggesting that strong MHD activity reduces RE production.