Academic literature on the topic 'Modes de déchirement'

Résumé Cet article propose une lecture du double rapport qu'entretient Fernand Dumont avec la culture populaire et la culture savante. Son regard à la fois personnel et scientifique semble opposer la chaleur d'une relation personnelle et le regard froid du chercheur, la nostalgie passionnée d'un univers riche mais perdu à jamais et la froideur d'un discours scientifique penché sur les transformations inévitables, puisque universelles, du monde culturel moderne et de ses pratiques et modes de communication culturels. Dumont décrit ses rapports avec la culture populaire en termes apparemment contradictoires : il parle de « déchirement » et de « nostalgie », termes se référant à des rapports émotionnels; mais aussi de « mise à distance », ce qui implique un rapport refroidi, distancié, un regard analytique porté sur l'objet, sa culture d'origine, ses modes de communication et ses relations de sociabilité. Cette originalité réside dans une conceptualisation théorique qui allie, de manière heureuse, des perspectives sociologiques, anthropologiques et littéraires.

La Nébuleuse du Crabe, contenant en son centre une étoile à neutrons très magnétisée – le pulsar du Crabe, était essentiellement considérée comme une chandelle standard stable dans les rayons-gamma. Récemment, ce point de vue a été contredit par des éruptions en rayons-gamma observées par les satellites spatiaux AGILE/Fermi-LAT. Même si le vent magnétique relativiste du pulsar est considéré comme la source d’énergie, le mécanisme physique à la base de ces événements éruptifs est encore un mystère. Nous avons, dans cette thèse, amélioré la compréhension d’un mécanisme basé sur la reconnexion magnétique rapide, partant du modèle du vent magnétique généré par le pulsar central qui perd son énergie rotationnelle. En effet, la structure du vent magnétique implique la présence des stries à lignes de champ magnétique de polarités alternées (d’où le nom "vent strié") à travers le plan équatorial du pulsar. Dans un modèle simplifié local, nous supposons l’initiation de la dynamique à partir d’une configuration à double nappe de courant (induite par la structure magnétique) dans le repère du vent strié<br>The Crab Nebula, containing in its center a highly magnetized neutron star - the Crab pulsar, was essentially considered as a standard steady-state candle in gamma rays. Recently, this point of view has been challenged by gamma-ray flares observed by space satellites AGILE/Fermi-LAT. Even if the relativistic magnetic wind of the pulsar is considered to be the source of energy, the physical mechanism underlying these eruptive events is still a mystery. In this thesis, we improved the understanding of a mechanism based on fast magnetic reconnection, starting from the model of the magnetic wind generated by the central pulsar which loses its rotational kinetic energy. Indeed, the structure of the magnetic wind implies the presence of stripes with magmatic field lines of alternating polarities (hence the name "striped wind") through the equatorial plane of the pulsar. In a simplified local model, we assume the initiation of the dynamics from a double-current sheet configuration (induced by the magnetic structure) in the striped wind reference

Dans cette thèse, on étudie le régime de croissance quasi-linéaire des modes magnétohydrodynamiques résistifs présents dans les plasmas confinés du type Tokamak. L’instabilité de déchirement, ou mode Tearing conduit çà l’apparition d’îlots magnétiques. On montre alors, le rôle que joue l’inertie sur la croissance du mode, la tendance à la saturation due à des effets non-linéaires, et les conséquences sur l’évolution de l’instabilité, d’un transport de chaleur à travers l’îlot magnétique<br>In this thesis, the quasi-linear growth of resistive magnetohy-drodynamic instabilities (Tearing modes) in confined plasmas is investigated. The Tearing mode leads to the formation of magnetic islands. We study the role of inertia in the growth of the island, the possibility of non-linear saturation, and the effects of heat flow through the magnetic island

Les plasmas sont des systèmes gazeux d'ions et d'électrons qui interagissent avec les champs électromagnétiques et affichent des propriétés collectives. Parmi ceux-ci, il y a la notion de "connexion" de lignes magnétiques. Ceci exprime le fait que, dans des régimes dans lesquels les particules chargées s'enroulent suffisamment vite le long des lignes d'induction magnétique, ces dernières sont liées au mouvement du plasma massif et acquièrent une identité topologique qui leur interdit de se rompre, se croiser et se reconnecter. Cette identité topologique peut cependant être localement violée grâce à un certain nombre d'effets cinétiques, comme les collisions entre les particules, lorsque les courants dans le plasma sont suffisamment intenses : on parle de “reconnexion magnétique”. La reconnexion magnétique est un ingrédient important de l'auto-organisation du plasma et a une importance pour les plasmas spatiaux et de laboratoire, car elle est à la base de phénomènes naturels comme les éruptions solaires et les aurores polaires, ou de processus disruptifs dans les expériences de fusion thermonucléaire. Un problème de longue date dans l'étude des plasmas de laboratoire et astrophysiques est de comprendre les mécanismes d'accélération des électrons et des ions, lorsqu’un champ magnétique se reconnecte et libère de l'énergie. Dans ce travail, nous avons étudié les effets cinétiques sur les instabilités de reconnexion se développant spontanément dans les nappes de courant statique (modes de déchirement) et en combinaison avec une classe d'instabilités cinétiques (instabilités de Weibel) qui sont pertinentes à la fois pour les jets de plasma astrophysiques et pour les expériences d'interaction laser-plasma. Nous avons effectué cette étude en utilisant des modèles fluides réduits et cinétiques, et nous avons étudié la concurrence entre les modes de type déchirement et les instabilités de type Weibel au moyen de simulations cinétiques complètes avec codes semi-lagrangiennes Vlasov-Maxwell et de type “Particle-In-Cell“<br>Plasmas are gaseous systems of ions and electrons which interact via electromagnetic fields and display collective properties. Among these, is the notion of the magnetic line "connection". This expresses the fact that, in regimes in which charged particles spiral sufficiently fast along lines of magnetic induction, the latter is linked to the bulk plasma motion and acquire a topological identity which forbids them to break, intersect and reconnect. This topological identity, however, can be locally violated thanks to a number of kinetic effects, such as particle collisions, when the currents in the plasma are sufficiently intense: one speaks of "magnetic reconnection". Magnetic reconnection is an important ingredient of the plasma self-organization and has significance for both space and laboratory plasmas since it is at the basis of natural phenomena like solar flares and polar lights, or of disruptive processes in thermonuclear fusion experiments. A long-standing problem in the study of laboratory and astrophysical plasmas is to understand the mechanisms of acceleration of electrons and ions, as a magnetic field reconnect and release energy. In this work, we studied kinetic effects on reconnection instabilities developing spontaneously in static current sheets (tearing modes) and in combination with a class of kinetic instabilities (Weibel instabilities) that are relevant both to astrophysical plasma jets and to laser-plasma interaction experiments. We performed this study using reduced-fluid and kinetic models and we investigated the competition between tearing-type modes and Weibel-type instabilities by means of both semi-lagrangian full kinetic Vlasov-Maxwell simulations and particles in cell simulations

La stabilité des plasmas de fusion est un enjeu crucial dans le cadre du développement de nouvelles sources d'énergie. L'interaction entre le plasma et le champ magnétique peut en effet amener à la destruction du confinement : c'est une disruption. Le sujet de cette thèse porte sur les îlots magnétiques, une des causes des disruptions. Ces îlots magnétiques sont observés expérimentalement et analytiquement. Les théories peuvent prévoir la croissance d'un îlot magnétique et sa taille, mais les restrictions sur le domaine de validité de la théorie sont fortes et elles dé-corrèlent largement les domaines de validité théoriques et expérimentaux. Dans une première partie, nous montrons que, génériquement, les méthodes de contrôle dynamiques d'évolution des îlots magnétiques, basées notamment sur une relation entre la taille de l'îlot et la perturbation de flux magnétique à la résonance, devraient prendre en compte la modification du flux magnétique moyenné le long de la ligne de champ. Nous donnons aussi des limites quand au cadre de notre assertion (coalescence des îlots, effondrement du point X, ...). la seconde partie de la thèse aborde un nouvel effet dû au courant de part et d'autre de l'îlot magnétique. Il change la dynamique de l'îlot et la perception que l'on en a. Jusqu'à présent la dynamique de l'îlot était étudiée principalement au travers de mécanisme actifs au niveau de la résonance. Nous démontrons que la présence de courant aux abords de l'îlot peuvent jouer un rôle très important sur sa croissance et sur sa taille finale. La troisième partie détaille comment la turbulence aux abords d'un îlot magnétique peut affecter sa croissance<br>The fusion plasma stability is a critical point for the developpement of newenergy source. The interaction between the plasma and the magnetic field can drive to the confinement descrution : it is a disruption. The topic of this thesis is the magnetic island, one of disruption causes. Those magnetic islands are observed theoretically and numerically. The theory can predict the growth and the final size of magnetic islands, but restrictions of its validity range are strong and they decorrelate the experimental and theoritical validity domain. In the first part, we show that the dynamic method of magnetic island control, based on the link between the island size and the perturbed magnetic flux at the resonance, should take in account the modification of the magnetic flux averaged along the field line. We show aswell the limitation of our assertion (magnetic island coalescence, X point collapse ...). The second part of the thesis address a new effet du to the current on sides of the magnetic island. This effect changes the magnetic island dynamics and the perception we got on it. Until now, the magnetic island dynamics have been studied through active mechanisms at the resonance. We show that the presence of current on sides can play an important role on the growth and saturation of the magnetic island. The last part of thesis details how the turbulence on the outskirts of a magnetic island can affect the island growth. We show that a turbulence generate by an interchange instability can penetrate into a stable zone concerning tearing mode and induce by a 3D mechanisme the growth of an magnetic island

Dans les plasmas en mode H, la modélisation de la dynamique du piédestal est une question importante pour prédire les profils de température et de densité dans le bord et le cœur des tokamaks. Le modèle EPED , basé sur la stabilité de modes Magnetohydrodynamiques, est le plus souvent utilisé pour caractériser la région du piédestal. Ce modèle EPED ne prend pas en compte les microinstabilités pouvant se développer dans la région du piédestal. Ainsi, la prédiction des caractéristiques du piédestal est toujours une question ouverte. De plus, certaines analyses récentes des plasmas JET suggèrent qu’une autre classe d’instabilités, appelée modes de microdéchirement, peut être responsable du transport de chaleur des électrons et jouer ainsi un certain rôle dans la détermination des caractéristiques du piédestal. Les modes de microdéchirement appartiennent à une classe d’instabilités où une modification de la topologie des lignes de champ magnétique. Cela conduit à la formation d’îlots magnétiques qui peuvent augmenter le transport de chaleur électronique. La stabilité des MTMs a été théoriquement étudiée dans le passé, montrant qu’une couche de courant est stable en l’absence de collisions. En revanche, des simulations gyrocinétiques récentes ont révélé que les MTMs étaient instables, même à faible collisionalité. Le but de cette thèse est d'améliorer la compréhension de la stabilité des modes de microdéchirement en comparant une théorie analytique avec des simulations gyrocinétique. Plus précisément, différents mécanismes physiques (dérive magnétique..) ont été ajouté progressivement au modèle dans le but de réconcilier les résultats numériques avec la théorie analytique<br>In H-mode plasmas, the modeling of the pedestal dynamics is an important issue to predict temperature and density profiles in the tokamak edge and therefore in the core. The EPED model, based on the stability of large scales MagnetoHydroDynamic (MHD) modes, is most commonly used to characterize the pedestal region. The EPED model has been successful until now. However, EPED model does not take into account small scales instabilities linked the the sharp pressure gradient and the pedestal characteristics prediction in terms of width and height is still open. Moreover, some recent analysis of JET plasmas suggest that another class of instabilities, called microtearing modes, may be responsible for electron heat transport in the pedestal, and thereby play some role in determining the pedestal characteristics. Microtearing modes belong to a class of instabilities where a modification of the magnetic field line topology is induced at the ion Larmor radius scale. This leads to the formation of magnetic islands, which can enhance the electron heat transport. The stability of MTMs has been theoretically studied in the past showing that a slab current sheet is stable in the absence of collisions. In contrast, recent gyrokinetic simulations in toroidal geometry found unstable MTMs, even at low collisionality. The purpose of our work is to improve the MTM stability understanding by comparing new analytical theory to linear gyrokinetic simulations. More precisely, physical mechanisms (magnetic drift, electric potential) are progressively included in the analytical description to recover the numerical simulations results and to "reconcile" numerical MTM investigations with theory