Modélisation/diagnostic de production de poussières dans un plasma H₂au contact d’une cible C/W : Contribution à l’étude des interactions plasma/surface dans les machines de fusion thermonucléaire
Institution:
Paris 13Disciplines:
Directors:
Abstract EN:
The work presented in the frame of this thesis dealt with the experimental characterization of a hydrogen plasma in contact with carbon or tungsten target generated in the microwave multidipolar plasma reactor CASIMIR II. This reactor, developed during this thesis project, is envisioned to simulate some plasma / surface processes occuring under the divertor dome and in the far Scrape-off Layer (SOL) regions of tokamaks. The CASIMIR II device is composed of 16 dipolar plasma sources close enough together to ensure large enough homogenous plasma density (10⁹ - 10¹¹ cm⁻³) at low presure (10⁻³ à 10⁻² mbar). Carbon/tungsten targets have been exposed to such plasma. The implementation of several in situ diagnostics (optical emission spectroscopy, mass spectrometry and Langmuir probe) provided us the possibility to identify the nature of some erosion products and observe their effect on plasma parameters (Vp' Tₑ‚ nₑ et nᵢ). A ID collisional radial model of the hydrogen plasma generated by a single microwave dipolar source was developed to validate and help understanding of the experimental results.
Abstract FR:
Ce travail de thèse a porté sur la caractérisation expérimentale d’un plasma d’hydrogène au contact de cibles de carbone ou tungstène généré dans le réacteur microonde multi dipolaire CASIMIR II. Ce dernier, développé pendant ce projet de thèse, a pour objectif de simuler quelques des processus plasma/surface ayant lieu sous le dome du divertor et dans les régions à l’ombre du plasma (SOL) dans les tokamaks. CASIMIR II se compose de 16 sources dipolaires microondes disposées de manière circulaire le long du périmètre de l’enceinte à vide de manière à obtenir un plasma basse pression (10⁻³ à 10⁻² mbar), haute densité (10⁹ - 10¹¹ cm⁻³) homogène dans tout le volume du réacteur. Des cibles C/W ont été exposées à de tels plasmas. La mise en oeuvre de plusieurs diagnostics in situ spectroscopie optique d’émission, spectrométrie de masse et sonde de langmuir) ont permis d’identifier la nature de quelques produits d’érosion et de constater leur incidence sur les paramètres plasma (Vp' Tₑ‚ nₑ et nᵢ). Un premier modèle 1D collisionnel radial du plasma d’hydrogène généré par une source dipolaire microonde a été développé dans le but de valider et d’aider à l’interprétation des résultats expérimentaux.