Dissertations / Theses: 'Plasma (Gaz ionisés)'

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Dubuit, Nicolas. "Transport turbulent d'impuretés dans un plasma magnétisé." Nancy 1, 2006. http://docnum.univ-lorraine.fr/public/SCD_T_2006_0253_DUBUIT.pdf.

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Abstract:

Le transport turbulent d'impuretés est une question essentielle pour le développement de la fusion par confinement magnétique. En effet, une accumulation d'impuretés au coeur du plasma induit des pertes d'énergies par radiation. Il est par contre prévu d'injecter des impuretés au bord pour extraire la chaleur par rayonnement. Ceci impose le contrôle et donc la compréhension du transport d'impuretés. Les formules du flux turbulent d'impuretés pour un spectre donné de fluctuations ont été dérivées. Pour ce faire, une théorie quasi-linéaire a été appliquée à une turbulence d'ondes de dérive. L'origine et les caractéristiques des principaux mécanismes d'accumulation, ou pincement, d'impuretés ont été identifiés. Une nouvelle version du code de turbulence fluide TRB a été développée. Cette nouvelle version permet de simuler le transport d'impuretés en présence d'une turbulence d'ondes de dérive électroniques et ioniques. Des simulations à flux nul, correspondant à un plasma en état stationnaire dont la source d'impureté est limitée au bord, ont confirmé la présence d'un pincement turbulent d'impuretés. Les prédictions de la théorie quasi-linéaire ont été vérifiées numériquement, et l'importance des mécanismes de pincement a été étudiée. En particulier le rôle dominant du pincement de courbure a été mis en évidence. Enfin, les simulations ont été comparées à des mesures effectuées lors d'expériences sur les tokamaks Tore Supra et JET. L'existence d'un pincement turbulent d'impuretés a été ainsi confirmée, de même que l'indépendence du transport en fonction de la charge de l'impureté
The turbulent impurity transport is an essential issue for the achievement of magnetically confined fusion. Indeed, a build-up of impurities in the plasma core induces radiation energy losses. On the other hand, it is foreseen to inject impurities at the plasma edge in order to extract heat by radiation. These conditions impose control and therefore understanding of impurity transport. An analytical expression for the turbulent flux of impurities for a given turbulent spectrum have been derived using a quasilinear theory applied to a drift-wave turbulence. The nature and characteristics of the main accumulation (or pinch) mechanisms for impurities have been identified. A new version of the fluid turbulence code TRB has been developed. This version allows simulating the transport of impurities in electronic and ionic drift-wave turbulence. Zero-flux simulations, corresponding to a stationnary plasma whose impurity source is limited to the plasma edge, confirmed the presence of an impurity pinch. Quasilinear predictions have been numerically confirmed, and the relative importance of the various pinch mechanisms has been studied. The dominant role of curvature pinch has been shown. Finally, simulations have been compared to experimental measurements made on JET and Tore Supra tokamaks. The presence of a turbulent pinch of impurities has been confirmed, as well as the independence of transport on impurity charge

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Matte, Jean-Pierre. "Modélisation cinétique de l'intéraction laser-plasma." Palaiseau, Ecole polytechnique, 1987. http://www.theses.fr/1987EPXX0001.

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Grandgirard, Virginie. "Modelisation de l'equilibre d'un plasma de tokamak." Besançon, 1999. http://www.theses.fr/1999BESA2039.

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Abstract:

Cette these traite de la modelisation, de la simulation numerique et du controle optimal de l'equilibre du plasma dans un tokamak. Dans le premier chapitre, les equations aux derivees partielles, regissant l'equilibre d'un plasma axisymetrique, sont presentees. Il s'agit d'un probleme elliptique, non-lineaire, a frontiere libre, avec conditions limites a l'infini. Le probleme faible associe est linearise par un algorithme de newton et resolu par elements finis sur un domaine suffisamment grand pour y appliquer une condition de dirichlet sur la frontiere. Dans le second chapitre, un traitement rigoureux des conditions a l'infini est presente. Le domaine est divise en une partie interieure, comprenant toutes les non-linearites et en la partie exterieure complementaire. En choisissant une frontiere semi-circulaire entre ces deux domaines, les problemes interieurs et exterieurs sont decouples. Dans le troisieme chapitre, deux methodes iteratives (gmres et bigradient conjugue preconditionnes) sont comparees a une methode directe (woodbury associe a une decomposition de cholesky) en termes de taille memoire et temps de calcul. Le probleme inverse est formule, dans le quatrieme chapitre, en terme de controle optimal. Le lagrangien associe et le systeme d'optimalite de premier ordre sont alors definis. Une methode d'optimisation quadratique, utilisant l'algorithme du gradient conjugue, est introduite. Des exemples d'applications pour les projets de tokamaks futurs, sont presentes. Enfin, dans le dernier chapitre, est decrite une methode iterative d'approximations successives, associee a une application de point fixe croissante-decroissante. Il est demontre que cette methode permet, a partir d'un couple de sur et sous-solutions, de construire des suites monotones convergeant vers un encadrement de la solution.

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De, Dominici Gregory. "Understand and predict the power threshold leading to reduced turbulent transport at the edge of tokamak plasma." Electronic Thesis or Diss., Aix-Marseille, 2019. http://www.theses.fr/2019AIXM0320.

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Abstract:

Les effets diamagnétiques ont longtemps été pris en compte car ils sont à l'origine d'une instabilité clef dans les plasmas de bord, les ondes de dérives. En incluant ces effets, on permet la compétition entre lesdites ondes de dérives et l'instabilité d'interchange (présente de manière native dans le code) due à la courbure du champ magnétique. Cette compétition est étudiée dans ce travail au travers de simulations à gradient fixe. Ces effets sont stabilisants aux résistivités proches de l'expérience. Les effets des fluctuations magnétiques sont d'autant plus déstabilisantes que la résistivité est basse. En revanche, les temps caractéristiques de la turbulence sont très fortement réduit par la prise en compte de ces fluctuations. Il devient donc plus difficile en régime électromagnétique de déchirer les vortex turbulents comparé à un cas électrostatique, et donc il en résulte une augmentation du seuil en puissance dans les simulations electromagnétiques. On montre enfin que plus la masse de l'isotope est élevée, au plus les phénomènes turbulents sont faibles. Nous présentons l'auto-génération de barrière de transport en régime électromagnétiques delà d'un seuil en puissance, avec une dynamique semblable aux transition L-H, par le biais de simulations à flux fixe. Nous montrons qu’une puissance plus élevée en régime électromagnétique qu'en électrostatique est nécessaire pour déchirer les vortex, soit que le temps de cisaillement soit inférieur aux temps caractéristiques de la turbulence. Ensuite, l'isotope a été changé, le seuil en puissance de la transition L-H a diminué via une stabilisation de la turbulence liée à une masse d'isotope plus grande
A model based on a model which natively contained turbulence and turbulence driven flow. It has been improved to include the diamagnetic effects, the magnetic fluctuations, and in this work, we study the parametric dependencies of the observed L-H transition power threshold with respect to the ion mass. By including the diamagnetic effects in our model, we allow the competition between the drift waves and the interchange instabilities. This competition is here studied using fixed gradient simulation. We show in this work that the diamagnetic effects are stabilizing for a resistivity close to experimental conditions. Electromagnetic effects lead to more unstable modes at realistic resistivities. Moreover, a quasilinear estimation of the turbulent flux is able to qualitatively grasp the competition between the drift waves and the interchange and the behaviour of the nonlinear electrostatic turbulent flux with resistivity and plasma beta. Another parametric dependency of the turbulence is studied, by changing the mass of the isotope. This is known as the isotope effect. We show here that the turbulence is reduced when the ion mass is increased. Finally, the characteristic times of the turbulence are studied.Magnetic fluctuations have a dramatic effect on correlation times of the turbulence, by drastically reducing them. Accounting for these results, we present in this work the auto-generation of a transport barrier with electromagnetic simulations of edge turbulence, when the heat power is higher than a threshold, using flux-driven simulations. We have then changed the isotope, and correspondingly to experiments, the power threshold is lower for higher isotope mass

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Couëdel, Lénaïc Gaël Hervé Fabien. "Formation et dynamique de nanoparticules dans un plasma complexe (poussiéreux) : de l'allumage du plasma à la phase post-décharge." Orléans, 2008. http://www.theses.fr/2008ORLE2048.

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Abstract:

Les plasmas complexes (poussiéreux) sont un sujet d'intérêt croissant. Ce sont des gaz ionisés contenant des poudres chargées. Dans les décharges RF capacitives, deux méthodes peuvent être utilisées pour produire les poussières: les plasmas chimiquement actifs ou la pulvérisation. La croissance de poudres dans une décharge d'argon par pulvérisation ainsi que ses effets sur le plasma ont été étudiés depuis l'allumage de la décharge jusqu'à la phase post-décharge. Il a été montré que les paramètres du plasma et de la décharge sont grandement affectés par la présences de poudres. De plus, des instabilités du plasma peuvent être induites par la présence des poussières. Ces instabilités peuvent être dues à la croissance des poudres ou elles peuvent être des instabilités auto-excitées d'un nuage dense de poudres remplissant l'espace inter-électrode. Quand on éteint la décharge, les poudres agissent comme un piège pour les porteurs de charge et par conséquent modifient les mécanismes d'extinction du plasma. Il a aussi été montré que les poudres gardent une charge électrique résiduelle qui dépend fortement du processus de diffusion du plasma et notamment de la transition de la diffusion ambipolaire vers la diffusion libre.

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COURTEILLE, CATHERINE. "Etude d'une grande source multipolaire hybride d'ions negatifs d'hydrogene et de deuterium. Developpement des techniques de mesures par photodetachement laser." Caen, 1993. http://www.theses.fr/1993CAEN2020.

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Abstract:

En analysant l'evolution du rapport de la densite des ions negatifs sur celle des electrons, en fonction du courant de decharge, pour differentes pressions, nous avons pu mettre en evidence la forte dependance de ce terme en fonction de la temperature electronique. Les observations des signaux de photodetachement, observes au centre de la source et dans la region proche de l'extracteur, nous ont conduit a ameliorer la comprehension de ce signal. Nous en avons conclu que le signal de photodetachement est la superposition de deux signaux: un signal capacitif de courte duree plus un signal conductif beaucoup plus long. Nous avons mis en evidence la dependance du signal capacitif en fonction de la densite des ions negatifs, et developpe une nouvelle technique de mesure de la temperature des ions negatifs, par sondes capacitives

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Ouni, Fakhreddine. "Production d'hydrogène et valorisation des alcanes par plasma non thermique." Orléans, 2006. http://www.theses.fr/2006ORLE2055.

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Abstract:

Le travail de thèse a porté sur la valorisation des hydrocarbures par plasma non thermique. L'étude concerne plus particulièrement la production de gaz de synthèse (CO + H2) et d'hydrogène (H2) à partir des alcanes (CnH2n+2) par vaporeformage et/ou craquage dans une décharge glissante à la pression atmosphérique. Un réacteur plasma tri-anodes et un montage expérimental dédié ont été développés afin de contrôler et de réduire le coût de production de H2 à partir du méthane (CH4) et du propane (C3H8). L'efficacité du réacteur plasma a été étudié en fonction des paramètres expérimentaux tels que les débits de l'alcane et de la vapeur d'eau, la puissance électrique injectée et le rapport molaire eau/alcane. Malgré leurs comportements différents dans la décharge, les deux alcanes étudiés ont permis d'obtenir une concentration élevée en H2 (50%) en sortie du réacteur plasma. L'ajout d'oxygène (jusqu'à 20%) à un effet défavorable sur la production de H2. Dans tous les cas étudiés les taux de conversion de CH4 et de C3H8 restent faibles (< 45%). Les résultats expérimentaux ont été comparés à un modèle thermodynamique qui a permis de montrer que seulement 45 à 55% du gaz injecté est traité par la décharge. Un modèle physique basé sur l'équation de Potapov à deux températures a permis de décrire la décharge et calculer la température du gaz. Ces données ont ensuite été utilisées dans un modèle d'écoulement couplé à un modèle cinétique afin de comprendre les phénomènes mis en jeu dans le plasma.

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Fleurence, Emmanuel. "Descriptions fluide et cinétique d'une turbulence d'interchange dans un plasma magnétisé." Nancy 1, 2005. http://docnum.univ-lorraine.fr/public/SCD_T_2005_0141_FLEURENCE.pdf.

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Abstract:

Les propriétés linéaires et non-linéaires des descriptions fluide et cinétique d'une instabilité d'échange sont comparées. Le cadre général est la prédiction du transport turbulent dans les tokamaks. Le modèle cinétique étudié est à deux dimensions en espace et une en énergie. Le système fluide retenu décrit la dynamique de la densité et de la pression. La fermeture considérée, qui porte sur le flux de chaleur, est collisionnelle. Nous montrons que les équations fluides sont analogues à deux équations de type Vlasov pour deux fonctions de distribution monocinétiques. Le même code numérique est alors utilisé en régime non-linéaire pour le cinétique et le fluide. Pour des caractéristiques linéaires comparables, le niveau de transport de chaleur fluide excède de plusieurs ordres de grandeur le cinétique. Les écoulements zonaux ne permettent pas d'expliquer toutes ces différences. De fait, la fonction de distribution s'écarte notablement d'une maxwellienne, rendant caduque la fermeture adoptée. Une fermeture alternative est proposée : non-collisionnelle, elle repose sur la comparaison des taux quasi-linéaires de production d'entropie. Les contraintes permettent d'ajuster les propriétés linéaires cinétique et fluide
The kinetic and fluid descriptions of the interchange instability are compared in the linear and non-linear regimes. The prediction of the turbulent transport in tokamaks is the general framework. The kinetic model is two dimensional in space, and one dimensional in energy. The fluid analogue retains the dynamics of both density and pressure. The closure, which acts on the heat flux, is collisional. The fluid system is shown to be equivalent to two Vlasov-type equations for two distinct monokinetic distribution functions. This allows one to use the same numerical tool to run non-linear simulations in kinetic and fluid. For similar linear characteristics, the level of heat turbulent transport is larger in fluid than in kinetics, by orders of magnitudes. Zonal flows do not explain the whole discrepancy. As a matter of fact, the distribution function departs significantly from a maxwellian, so that the adopted closure is failing. An alternative collisionless closure is proposed. It aims at fitting the quasi-linear entropy production rates. In this case, the kinetic and fluid linear properties can be made similar

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DOUIEB, FREDDY. "Etude experimentale d'un commutateur a ouverture de plasma de differentes geometries." Paris 11, 1995. http://www.theses.fr/1995PA112475.

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Abstract:

Nous avons, au cours de cette these, etudie le comportement des commutateurs a ouverture de plasma sur les generateurs, dans le but d'ameliorer leurs performances. La methode qui a ete employee est un transfert de l'energie stockee sous forme capacitive vers la charge au moyen d'un stockage inductif. Le commutateur, lors de ce transfert (ou phase de conduction) peut etre considere comme un court-circuit. Lorsque le courant maximum est atteint, la resistance croit tres rapidement et l'impulsion est alors delivree a la charge avec un temps de montee rapide. Les generateurs mag1 et mag1' ont ete concus afin d'etudier en detail la dynamique du commutateur. La principale difference entre ces deux generateurs est leur geometrie. En effet, le generateur mag1 presente une geometrie coaxiale alors que celle de mag1' est plane. Ceci transforme radicalement le champ magnetique existant entre les electrodes des generateurs et permet d'evaluer l'influence de ce dernier sur les phases de conduction et d'ouverture. Notre attention s'est portee pour le generateur mag1 sur l'etude de l'evolution de la densite du plasma dans l'espace interelectrode et sur la distribution de la densite du courant en fonction du temps pour le generateur mag1'. Cette etude presente un interet certain pour la mise au point de generateurs de hautes puissances pulsees, utilisant le stockage inductif

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Alastuey, Angel. "Quelques propriétés d'équilibre du plasma à une composante." Paris 11, 1985. http://www.theses.fr/1985PA112025.

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Abstract:

Nous étudions quelques propriétés d'équilibre de la version classique du plasma à une composante (PUC), en trois et deux dimensions (potentiels 1/r et - lnr respectivement). Ce modèle simple reproduit bien certaines propriétés essentielles (effets d'écran) communes aux systèmes Coulombiens à plusieurs composants en phase plasma. Par ailleurs, le PUC décrit avec une bonne approximation quelques systèmes réels, astrophysiques ou terrestres. L'intérêt conceptuel et pratique du PUC a motivé de nombreux travaux approches rigoureuses, méthodes de simulation numérique, développements de théories approchées. Notre travail s'inscrit dans ce contexte et en reprend certains aspects (méthodes de simulation exclues). Nous considérons à la fois le système homogène (phase fluide) et le système inhomogène (problèmes d'interface). Nos approches rigoureuses comprennent une preuve non-perturbative de la décroissance rapide des corrélations en régime monotone, une étude générale des fluctuations du potentiel et du champ électriques en deux dimensions, et des calculs analytiques dans des régimes asymptotiques (paroi diélectrique en couplage faible) ou dans des cas particuliers (modèle bidimensionnel pour une valeur spéciale de la température). En ce qui concerne les théories approchées, nous proposons un schéma d'approximations successives pour le calcul de la distribution du champ électrique, sur la base d'un nouveau développement systématique. Par ailleurs, nous nous intéressons aux méthodes fonctionnelles appliquées aux calculs des profils de densité dans les interfaces; en particulier nous construisons un nouveau développement fonctionnel bien adapté aux parois impénétrables. Pour ces deux types de problème (microchamp et interfaces) nous mettons en œuvre une série de tests significatifs des théories approchées, en prenant avantage des résultats exacts (analytiques et Monte-Carlo). L'axe commun de tout ce travail est une formulation à partir des premiers principes pour les problèmes abordés. Ceci permet une meilleure compréhension de certains mécanismes essentiels, ainsi qu'une interprétation claire des performances des théories approchées (avec possibilité d'inclure des corrections)
We study some equilibrium properties of the classical one component plasma (OCP), in three and two dimensions (1/r and- lnr potentials respectively). This simple model does have the essential properties (screening effects) of multicomponent Coulomb systems in the plasma phase. Furthermore the OCP describes with a good accuracy some real systems, in Astrophysics or on the Earth. Because of its basic and practical interest, there has been numerous works on the OCP: rigorous approaches, numerical simulations, approximated theories. Our work presents some of the aspects mentioned before (numerical simulations excluded). We consider both the homogeneous system (fluid phase) and the inhomogeneous system (interfaces). Our rigorous approaches contain a non-perturbative proof of the fast decay of the correlations in the monotonic regime, a general study of the potential and field fluctuations dimensions in two dimensions, an analytic computations in asymptotic regimes (dielectric wall in the weak-coupling limit)or in particular cases (two-dimensional model at a special value of the temperature). With respect to approximated theories, we propose a scheme of successive approximations for computing the micro field distribution on the basis of a new systematic expansion. Furthermore we study density functional theories applied to the computation of interface density profiles; in particular we derive a new density functional expansion well appropriate for hard walls. For both problems (microfield and interfaces), we make unambiguous tests of the approximated theories by taking advantage of the exact results (analytic and Monte Carlo). The common axis of this work is a formulation starting from the first principles for the problems considered. This allows a better under standing of some fundamental mechanisms as well as a clear interpretation of the successes or failures of the approximated theories (with the possibility of including corrections)

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Brault, Cédric. "Développement et mise en oeuvre d'un diagnostic d'imagerie ultra-rapide en magnétoplasma de laboratoire : application à la caractérisation du transport radial du plasma." Aix-Marseille 1, 2007. http://www.theses.fr/2007AIX11041.

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Abstract:

Ce travail de thèse a porté sur la mise en oeuvre et le développement d'un nouveau diagnostic des plasmas de laboratoire, c'est à dire un système d'imagerie ultra-rapide de l'émission spontanée appliqué à des plasmas turbulents. Les enregistrements peuvent dépasser une durée d'une cinquantaine de millisecondes, à une fréquence de 100. 000 images par seconde. Cette caméra permet à la fois de filmer l'évolution temporelle d'un phénomène, mais aussi de réaliser un traitement statistique du signal enregistré. Le prototype a permis de réaliser des enregistrements dans divers régimes instables de fonctionnement du dispositif à magnétoplasma. Le travail de thèse ne portait pas sur l'identification des instabilités des mécanismes sous-jacents, mais sur l'étape préliminaire indispensable consistant à mettre au point le dispositif et à le développer dans un sens permettant d'envisager ultérieurement l'application à la recherche d'une meilleure compréhension des mécanismes de base de la turbulence

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Caubet-Hilloutou, Véronique. "Etude des mécanismes de la gravure isotrope sélective pour des dispositifs avancés de microélectronique." Orléans, 2006. http://www.theses.fr/2006ORLE2067.

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Abstract:

Les limitations technologiques actuelles liées à la réduction des dimensions des dispositifs montrent la nécessité de développer des architectures alternatives au transistor classique afin de poursuivre la course à la miniaturisation tout en offrant des performances électriques améliorées. Diverses structures basées sur le retrait d'une couche sacrificielle en vue de son remplacement par un diélectrique sont actuellement à l'étude. L'étape clef dans la réalisation de ces architectures est donc le retrait sélectif de cette couche sacrificielle constitué d'un alliage de SiGe. L'étude des paramètres machine (gaz, pression, puissance) a permis de développer le procédé ayant la meilleure sélectivité. Il est obtenu pour des faibles densités d'espèces gravantes, c'est-à-dire pour des fortes pressions et des faibles puissances (1500 mtorr et 200 W). Par ailleurs, une corrélation a été établie entre l'évolution de la sélectivité du procédé et la nature du matériau d'un point de vue proportion de germanium dans l'alliage et dopage de la couche. La deuxième partie du manuscrit consiste en l'analyse du procédé inverse au précédent : la gravure isotrope du silicium sélectivement par rapport au silicium-germanium. Celui-ci permet la réalisation de transistor de type SON avec un canal en SiGe. L'avantage ici est d'améliorer les performances en terme de mobilité des porteurs. Une chimie en CF4/O2/N2 a montré une sélectivité très grande pour laquelle la consommation du canal de conduction est inférieure à 2 nm. Des analyses de surface par XPS ont montré que cela est lié à la formation d'une couche de passivation riche en oxygène sur la couche de SiGe pendant le procédé de gravure.

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Métral, Jérôme. "Modélisation et simulation numérique de l'écoulement d'un plasma atmosphérique pour l'étude de l'activité électrique des plasmas sur avion." Châtenay-Malabry, Ecole centrale de Paris, 2002. http://www.theses.fr/2002ECAP0868.

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Abstract:

Un gaz ionisé (ou plasma) présente la propriété d'absorber ou de réfléchir les ondes électromagnétiques radar, si son taux d'ionisation est suffisant. Cette propriété suscite un intérêt particulier pour des applications dans le domaine de l'aéronautique. L'objectif de cette thèse est de pouvoir prédire les caractéristiques (électriques et énergétique) d'un plasma d'air faiblement ionisé dans un écoulement à pression atmosphérique. La description du plasma repose sur un modèle à deux températures, inspiré des modèles hors- équilibre thermique. L'écoulement du plasma est alors décrit par un système d'équations de l'hydrodynamique à deux températures couplé à un modèle collisionnel (description des échanges énergétiques) et à la cinétique chimique (réactions chimiques). Nous avons mis en œuvre un algorithme pour simuler le plasma en écoulement axisymétrique. Il s'agit d'un schéma numérique bidimensionnel de type Lagrange + Projection dont la phase de projection est un schéma d'ordre 2, adapté au transport multi- espèces. Cet algorithme nous permet de simuler des expérimentations sur l'écoulement d'un plasma atmosphérique pour valider les paramètres du modèle. Dans une deuxième partie, nous étudions la méthode des couches absorbantes parfaitement adaptées (PML) qui constitue une condition de bord pour la simulation en milieu ouvert. Son efficacité étant reconnue pour les problèmes de propagation d'onde électromagnétique, nous nous penchons sur un moyen d'adapter cette méthode de l'aéroacoustique (équations d'Euler linéarisées). Pour cela nous présentons deux approches : une méthode simple visant à éviter les oscillations numériques, et une approche plus générale où nous définissons une nouvelle formulation de couches absorbantes qui mène à des problèmes bien posés
A ionized gas (or plasma) has the ability of absorbing or reflecting electromagnetic (radar) waves if its ionization rate is high enough. This is particularly interesting for aeronautics. This study aims at predicting the electric and energetic characteristics of a weakly ionized air plasma in an atmospheric pressure flow. The plasma is described by a two-temperature model, coming from the non-equilibrium description of plasmas. Plasma flow is then described by a two-temperature hydrodynamic system coupled with a collisional model (energy exchanges rates) and a kinetic model (chemical reactions). An algorithm was built to simulate plasma flow in axisymetric geometry. The algorithm is a 2D Lagrange + Projection scheme. The projection step was adapted to multi-components advection, using a second order, non oscillating, and bidimensionnal scheme. This algorithm allows the simulation of experiments concerning atmospheric pressure plasma and then the validation of the model parameters. In a second part, we study the Perfectly Matched Layer (PML) which is a boundary condition to simulate wave propagation in open domains. This method is particularly efficient for electromagnetic problems, and we want to enlarge this approach to aeroacoutics problems (linearized Euler equations). We propose two solutions: a practical approach to avoid numerical oscillations of the solution and a more general approach which consists in a new absorbing layer formulation which leads to well-posed problems

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Schreuders, Cornelis. "Synthèse par plasma inductif de particules nanométriques de silicium : optimisation de la trempe." Limoges, 2006. http://aurore.unilim.fr/theses/nxfile/default/eaa5dec8-f4a4-4245-9423-2e6d8d1337a5/blobholder:0/2006LIMO0029.pdf.

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Abstract:

Une étape importante de la synthèse de nanoparticules par plasma inductif est la trempe de la phase gazeuse. Cette trempe modifie les profiles de température et de vitesse des gaz, et donc la distribution de taille des particules produites ainsi que leur composition cristallographique. Cette étude théorique et expérimentale démontre ces effets sur les propriétés des particules en fonction de paramètres de trempe, tels que la géométrie de l’anneau de trempe, le nombre d’injecteurs et le flux de gaz. Les profiles de température et de vitesse du plasma ont été modélisés par CFD puis validés expérimentalement en fonction de paramètres de procédé, tels que la puissance de couplage, la pression du réacteur, les flux de gaz du plasma. La croissance des particules a aussi été modélisée, puis comparée à des résultats expérimentaux sur la synthèse de nanopoudres de silicium. L’influence de la trempe sur la formation de différentes phases cristallines a été démontrée sur le carbure de tungstène
An important step in the synthesis of nanoparticles by means of an inductively coupled plasma (ICP) process is quenching, which is the fast controlled cooling of the plasma gas. As quenching is influencing the temperature and velocity profiles, it is also affecting the particle size, size distribution, and phase composition of the product. In this work, the effect of several quench parameters, like nozzle number, nozzle diameter, quench gas flow rate, etc. , on the final particle size has been investigated both theoretically and experimentally. The influence of the quench and other process parameters (plate power, pressure, gas flow rates, …) on the plasma’s temperature and velocity profiles has been modelled using CFD and validated with experimental results. The particle size was modelled using a particle growth model and has been compared to results obtained from experiments with silicon. The effect of quenching on the product chemistry has been demonstrated for tungsten carbide

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Panousis, Emmanouïl. "Réalisation et optimisation d'un réacteur plasma froid fonctionnant à pression atmosphérique : application aux traitements de surfaces." Pau, 2006. http://www.theses.fr/2006PAUU3027.

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Abstract:

Le travail porte sur l'étude d'un plasma d'azote issu d'une décharge à barrière diélectrique à la pression atmosphérique dans un double but : une meilleure compréhension des mécanismes physico-chimiques gouvernant une telle décharge et son application au traitement de surface de métaux. Ici, le traitement s'effectue dans des conditions de post-décharge spatiale. Ainsi les produits de la décharge (principalement les espèces actives) sont acheminés en dehors de l'espace inter-électrodes. Cette configuration permet de traiter des pièces de grandes dimensions ou présentant des parties concaves, et d'envisager un procédé industriel en défilé. Les matériaux étudiés sont les alliages métalliques Al-2024 et TiA6V4, Le but du traitement est de rendre compatible les surfaces avec des applications de collage et de peinture. Ce travail est dirigé suivant 3 axes principaux : - Etude théorique de la décharge à barrière diélectrique par la modélisation et la simulation numérique : les résultats ici obtenus décrivent de façon qualitative le comportement électrodynamique de la décharge, permettant également d'estimer son efficacité à produire des espèces actives. - Etude expérimentale de la DBD et de la post-décharge. Les mesures électriques ont été employées pour l'étude comparative des deux réacteurs DBD utilisés. Puis, le diagnostic optique a permis d'identifier une part importante des espèces produites pendant la DBD et de "suivre" leur trajet dans la post-décharge en flux, dans deux modes distincts de fonctionnement (sortie libre ou guidage par un tube de quartz). Les mécanismes réactionnels dominants ont été identifiés et étudiés. - Application de la DBD au traitement des surfaces métalliques en conditions de post-décharge spatiale. Il a été constaté, par des moyens macroscopiques mais aussi microscopiques de caractérisation de la surface, que le traitement effectue un nettoyage de la contamination organique de la surface mais aussi une désoxydation partielle
A dielectric barrier discharge (DBD) in Nitrogen at atmospheric pressure was the object of this work. The aim was primarily to gain insight to the physico-chemical mechanisms governing such a discharge and to also apply this configuration to the surface treatment of metals. Here, the surface treatment takes place in spatial afterglow conditions. The discharge products (active species in particular) are blown out of the inter-electrode space due to the special plasma reactors' geometry and the high gas flow. This enables the treatment of large areas and hollow objects and could easily be used in an industrial production line. The surfaces of Al-2024 and TiA6V4 metal alloys were treated during this work in an effort to render them compatible to applications involving adhesion. This work is thus composed of 3 main parts: - Numerical modeling of the DBD: results here obtained permit to qualitatively describe the discharge's electrodynamical behavior and estimate its yield in the production of active species. - Experimental study of the DBD and the afterglow: electrical diagnostic techniques were used in order to compare the two reactors studied. Optical diagnostics were then applied that helped identify the active species produced by the DBD and “follow” them in the flowing afterglow in two different configurations: the unguided and the quartz tube guided afterglow. The dominant physico-chemical mechanisms for the active species were thus identified for these conditions. - Application of the DBD in the treatment of metallic surfaces in afterglow conditions: By macroscopic and microscopic means of surface characterization it was observed that the DBD flowing afterglow were studied induces a cleaning of organic contaminants of the surface as well a possible partial de-oxidation

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Eveillard, Ludovic. "Contribution à l'étude de faisabilité d'une expérience d'accélération d'électrons, par battement d'ondes lasers dans un plasma, à l'Ecole Polytechnique." Caen, 1991. http://www.theses.fr/1991CAEN2030.

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Abstract:

Les efforts d'innovation dans le domaine des accelerateurs font apparaitre une nouvelle forme d'acceleration de particules par battements d'ondes lasers dans un plasma. En effet ce nouveau principe permettrait theoriquement d'obtenir des champs electriques accelerateurs de l'ordre du gev/m, soit deux ordres de grandeur au-dessus de ce que l'on obtient usuellement avec les cavites hf. Ce travail presente le nouveau principe de facon theorique, le spectre en energie des differents travaux effectues dans le cadre d'un collaboration entre quatre laboratoires de l'ecole polytechnique. On montre comment nous avons cree un plasma par le principe de multiphotoionisation d'un gaz d'hydrogene (a 2 mbar), puis nous decrivons la methode d'alignement optique originale mise en uvre pour les diagnostics ainsi que les techniques de vide appliquees a la realisation d'une enceinte a plasma. On presente l'etude concernant les problemes lies au transport du faisceau d'electrons jusqu'au plasma dans le cadre de l'acceleration eventuelle, ainsi que la ligne test construite a cet effet. De plus, on presente une methode originale de mesure en position du faisceau d'electrons continu dans des conditions de focalisation forte (<200 m) une intensite elevee (200 a) et une energie electronique de 3 mev. Enfin, on decrit l'etude preliminaire ainsi que les simulations concernant l'aimant du spectrometre pour differentes formes geometriques ainsi que les premiers calculs de bruit de fond effectues au niveau des detecteurs d'electrons acceleres, situes a la sortie de l'aimant.

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Salin, Gwenaël. "Etude des propriétés dynamiques d'un modèle simple de plasma : théorie et simulations numériques." Orléans, 2002. http://www.theses.fr/2002ORLE2042.

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Abstract:

Nous avons développé un ensemble de techniques tant mathématiques que numériques qui permettent de réaliser des simulations d'un modèle simple de plasma de Yukawa à une composante (YOCP). Dans ce modèle les particules interagissent via un potentiel de paire de la forme y(r)=q2exp(-ar)/r et baignent dans un fond chargé neutralisant. Dans le cas particulier où a=0 on retrouve le modèle bien connu du plasma de Coulomb à une composante (OCP). Nous avons dérivé les expressions en sommes d'Ewald du potentiel de Yukawa, des forces, ainsi que celles des courants de Kubo, i. E. Le tenseur des pressions et le courant d'énergie. Ces expressions permettent le calcul des coefficients de transport du YOCP, à savoir la conductivité thermique et les viscosités de cisaillement et de volume à l'aide de simulations de dynamique moléculaire à l'équilibre. Les résultats numériques ainsi obtenus permettent notamment de préciser le domaine de validité de la théorie de Chapman-Enskog, que nous avons par ailleurs résolue numériquement. Nous présentons également une théorie hydrodynamique du facteur de structure dynamique S (k, w) qui reproduit de manière satisfaisante les résultats des simulations.

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Brethes-Dupouey, Sylvie. "Dépollution plasma chimique en phase gazeuse : application à la destruction de l'hydrogène sulfuré." Pau, 1998. http://www.theses.fr/1998PAUU3011.

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Abstract:

L'objectif de ce travail est d'etudier un reacteur utilisant le principe de decharges glissant le long de plusieurs electrodes divergentes, sous l'effet d'un flux gazeux, et alimentees par une source haute tension alternative. Ce reacteur a ete etudie en vue de son application au traitement de polluants gazeux contenus dans certains effluents industriels, tel que l'hydrogene sulfure. Le premier chapitre de ce memoire est consacre a l'etat-de-l'art sur la depollution. Apres avoir enumere l'origine, la nature et les seuils de toxicite, nous abordons les effets de la pollution gazeuse sur l'homme et l'environnement, les reglementations et les diverses techniques de lutte contre la pollution. Nous avons caracterise d'un point de vue hydrodynamique et electrique le reacteur. Des mesures de la tension, du courant, des differentes puissances et du facteur de puissance ont ete realisees au primaire et au secondaire de l'alimentation electrique ainsi que des visualisations des formes d'onde associee aux grandeurs precedemment citees. Au fur et a mesure des resultats, des modifications ont ete apportees afin d'obtenir les conditions les plus favorables au developpement des decharges. Une etude systematique du rendement de destruction de l'hydrogene sulfure en fonction de plusieurs variables (debit, concentration initiale, forme des electrodes, puissance, hygrometrie a ete entreprise. L'importance du parametre temps de sejour des polluants dans le reacteur a pu etre mise en evidence. Les meilleures conditions de traitement ont ete definies, compte tenu de l'alimentation electrique disponible et un cout energetique minimum de 14 ev/molecule d'h#2s a ete obtenu pour une concentration initiale de 100 ppmv avec un rendement de destruction de 95%. Enfin, une discussion sur l'etablissement d'un mecanisme reactionnel amenant a l'elimination d'h#2s et sur la repartition de l'energie dans le reacteur a ete amorcee.

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Leray, Gary. "PEGASES: Plasma Propulsion with Electronegative Gases." Phd thesis, Ecole Polytechnique X, 2009. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00005935.

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ETEMADI, ROXANA. "Depot d'oxydes et de nitrures de silicium par double plasma microonde et radiofrequence : etude du plasma et des proprietes optiques et structurelles des couches deposees." Paris 11, 1996. http://www.theses.fr/1996PA112075.

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Abstract:

Cette etude vise a une meilleure comprehension des decharges microonde (creees par ondes de surface) et radiofrequence, utilisees pour les depots a basse temperature de couches minces dielectriques. Elle permet de valider le concept de reacteur a double plasma pour les depots d'oxydes et de nitrures de silicium. Elle comporte deux aspects differents faisant appel a la physico-chimie des plasmas et a la science des materiaux. Une premiere partie est consacree a l'etude des plasmas (microonde et/ou radiofrequence) d'ar, d'o#2, d'ar-o#2 et d'ar-he-o#2 a deux positions differentes de la decharge. L'interferometrie microonde et la spectroscopie d'emission optique (techniques d'autoabsorption et d'actinometrie) sont utilisees pour determiner respectivement la densite electronique, la densite des metastables d'argon et la densite d'oxygenes atomiques. Une deuxieme partie est consacree d'une part a l'etude des conditions de depot, d'autre part a l'analyse des proprietes optiques, chimiques et structurelles des films deposes. Nous avons etudie l'influence de differents parametres comme la temperature de depot, la puissance microonde, les differents debits de gaz ou les differentes dilutions, ainsi que les effets de couplage des deux plasmas. Les couches minces deposees ont ete analysees par ellipsometrie uv-visible in situ, transmission infrarouge, mesures nucleaires (erda, rbs), edx et absorption dans l'uv lointain. Nous avons mis en evidence le role du bombardement ionique et le fait qu'il est possible de reduire la quantite d'hydrogene (sous forme de groupement o-h) contenu dans les films en les exposant a une illumination uv

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Caillard, Amaël. "Elaboration d’électrodes de pile à combustible par plasma." Orléans, 2006. http://www.theses.fr/2006ORLE2056.

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Abstract:

Cette thèse en cotutelle résulte de la collaboration entre le laboratoire français GREMI (Orléans) et le groupe australien SP3 (Université National Australienne) sur l’optimisation des piles à combustible par procédé plasma. Mon projet d’étude concerne le développement d’une électrode de pile à combustible constituée d’une nanostructure carbonée imprégnée d’agrégats de catalyseur platine, l’enjeu étant de réduire la quantité de platine tout en conservant de bonnes performances électrochimiques. Durant la première partie passée en France, des électrodes traditionnelles non catalysées ont été imprégnées d’agrégats de platine sur quelques centaines de nanomètres par pulvérisation plasma. Cette méthode a permis de réduire considérablement la charge de platine par rapport à une électrode traditionnelle catalysée chimiquement tout en réduisant légèrement ses performances. La seconde moitié de ma thèse en Australie concerna la croissance d’un support catalytique carboné de grande surface spécifique optimisé pour l’application pile à combustible. Des nanofibres de carbone (CNF) ont donc été déposées sur du papier de carbone recouvert d’une fine couche de nickel en utilisant un procédé CVD (Chemical Vapor Deposition) dans un réacteur plasma Helicon que j’ai conçu et développé. La morphologie des CNF a été caractérisée et optimisée en fonction des paramètres plasmas. Ce tapis de CNF a été imprégné d’agrégats de platine par pulvérisation plasma Helicon. Dans cette nouvelle électrode entièrement réalisée par plasma, le catalyseur est cette fois réparti sur quelques micromètres ce qui permettra d’augmenter les performances électriques de la pile.

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Ning, Ning. "Simulation atomistique des collisions entre des agrégats de silicium hydrogéné et leur dépôt sur un substrat de silicium cristallin dans un réacteur plasma." Palaiseau, Ecole polytechnique, 2008. http://www.theses.fr/2008EPXX0038.

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Planche, Marie-Pierre. "Contribution à l'étude des fluctuations dans une torche à plasma. Application à la dynamique de l'arc et aux mesures de vitesse d'écoulement." Limoges, 1995. http://www.theses.fr/1995LIMO0041.

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Abstract:

Ce travail porte sur l'etude des phenomenes dynamiques du pied d'arc et sur les consequences du comportement de ce dernier sur les jets plasma produits par des torches de type projection fonctionnant en courant continu. Ces phenomenes ont ete extremement peu etudies comme le montre le chapitre premier qui presente une revue bibliographique des phenomenes physiques induits lors du fonctionnement des torches a plasma. Avant d'aborder le fonctionnement dynamique de l'arc, une etude de ses caracteristiques statiques est presente au second chapitre et des relations semi-empiriques sont etablies donnant l'evolution de la tension d'arc et du rendement thermique en fonction des parametres experimentaux. L'essentiel du travail correspond aux chapitres iii, iv et v qui portent sur la dynamique de l'arc avec des mesures resolues en temps de la tension, de la temperature et de la vitesse de l'ecoulement et de leurs fluctuations. L'analyse des signaux de tension fait apparaitre de nouvelles grandeurs caracteristiques de l'arc, pour lesquelles de nouveaux nombres adimensionnels ont ete trouves. Les correlations obtenues avec ces nombres donnent de bonnes tendances avec les parametres experimentaux. Les determinations de la vitesse d'ecoulement et de la temperature du jet ont necessite la mise en place de nouvelles techniques de diagnostics ainsi que des methodes de traitement du signal particulieres pour l'obtention de leurs fluctuations. Les resultats montrent que la temperature est peu sensible alors que la vitesse maximale varie fortement avec les parametres experimentaux et il apparait, par ailleurs que les fluctuations de vitesse et de temperature restent inferieures aux fluctuations de tension qu'elles generent. Le sixieme chapitre utilise les techniques de mesure et presente l'evolution des caracteristiques de l'arc

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Founoune, Mohamed. "Etude expérimentale et numérique des concentrations dans un plasma d'argon raréfie, partiellement ionise et réactif." Paris 7, 1985. http://www.theses.fr/1985PA07F004.

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Abstract:

Etude expérimentale de l'évolution des concentrations électroniques dans un jet de plasma d'argon raréfie (P ⋍ 10¯² torr). Calcul numérique pour un modèle a une seule température par deux méthodes de différences finies (Crank-Nicolson et S. V. Patenkar) de l'évolution des densités électroniques pour un jet libre et sans interaction avec les parois du caisson d'expérience. Etude du cas d'une injection de monoxyde d'azote dans le jet de plasma d'argon

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Taupiac, Jean-Pierre. "Incinération de déchets nucléaires en plasma d'arc." Toulouse 3, 1993. http://www.theses.fr/1993TOU30213.

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Abstract:

Le premier des trois chapitres est consacre a la post-combustion, en plasma d'arc souffle d'oxygene, de gaz issus d'un four de pyrolyse d'un pilote d'incineration de dechets nucleaires technologiques. Apres une approche thermodynamique du procede envisage, l'auteur presente les parametres de fonctionnement du reacteur de post-combustion mis au point au laboratoire et les resultats d'un essai typique. La fusion/vitrification de cendres, issues du meme pilot d'incineration, dans un four a plasma a arc transfere sur un bain de basalte dans un creuset froid fait l'objet du deuxieme chapitre. On decrit, de facon detaillee, le dispositif experimental utilise. Les resultats des bilans matiere, des analyses chimiques des poudres recuperees dans les differents modules du pilote, ainsi que les resultats des tests de lixiviation effectues sur le verre elabore sont presentes et commentes. Le troisieme chapitre traite de la conception d'un four a plasma a arc transfere, pour le traitement de dechets radioactifs solides, au sein duquel sont reunies simultanement les trois fonctions: pyrolyse, combustion et piegeage de la partie minerale dans un bain de verre. Dans une premiere phase, l'auteur presente les resultats obtenus pour le traitement de brai (residu solide de la pyrolyse) avant d'exposer ceux obtenus avec les dechets

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Vial, Vanessa. "Etudes physiques et paramétriques de propulseurs plasma pour applications spatiales." Orléans, 2004. http://www.theses.fr/2004ORLE2061.

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Abstract:

La propulsion électrique, faisant appel à l'accélération d'ions, est activement développée pour ses applications spatiales. Cette thèse, soutenue par le CNES et la Snecma, porte sur quelques aspects expérimentaux de la physique des propulseurs à effet Hall et sur leur comportement paramétrique. Dans les deux cas, les résultats obtenus ont un intérêt significatif pour le développement des codes numériques. Une mesure de densité par canon à électrons (EIF) a permis de caractériser de manière originale l'injection du gaz propulsif, le xénon. L'analyse détaillée de microinstabilités (5-10 MHz) apporte des données nouvelles sur leurs propriétés et leur impact possible sur les caractéristiques macroscopiques des moteurs. Deux propulseurs ont été étudiés dans une plage étendue d'accélération, à Moscou (RIAME) et à Orléans (PIVOINE). Les résultats suggèrent que ce type de moteurs peut répondre aux demandes de propulseurs électriques à forte accélération.

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Meige, Albert. "Simulations numériques de plasmas basse pression : applications aux doubles couches." Toulouse 3, 2006. http://www.theses.fr/2006TOU30203.

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Abstract:

Un modèle particle-in-cell / Monte Carlo collisions (pic/mcc) unidimensionnel est utilsé pour simuler un plasma inductif. Un champ électrique radiofréquence (rf) est utilisé pour modéliser le chauffage inductif. L’amplitude du champ est non-uniforme et sa direction perpendiculaire à celle du déplacement des électrons. Ce modèle de plasma inductif permet de confirmer de récents résultats expérimentaux démontrant la possibilité de former des doubles couches électriques au sein de plasmas sans courant. Les doubles couches étudiées par le passé, aussi bien numériquement qu’expérimentalement, ont toujours été imposées par différence de potentiel ou en forçant un courant électrique dans le plasma. C’est en ce sens que les résultats présentés ici diffèrent de ceux précédemment reportés. La simulation prédit la formation d’un faisceau d’ions supersoniques résultant des ions accélèrés par le saut de potentiel de la double couche. L’existence de ce faisceau d’ions supersoniques est confirmée par fluorescence induite par laser (nonperturbative laser-induced fluorescence). La simulation montre aussi qu’à basse pression, lorsque le libre parcours moyen des électrons est du même ordre de grandeur ou plus grand que le système, la fonction de distribution en énergie des électrons (eedf) est quasi-Maxwellienne, à l’exception de sa queue, dépeuplée pour des énergies supérieures au potentiel plasma. Ce dépeuplement est principalement dû à la perte aux parois des électrons les plus rapides. Un nouveau schéma de simulation hybride (ions particulaires et électrons particulaires et Boltzmann), permettant de simuler des plasmas hautes pressions et hautes densités, en des temps de calculs relativement faibles, est proposé. Les résultats obtenus avec ce modèle hybride “amélioré” sont bien plus proches de ceux d’une simulation pic, que le sont ceux d’une simulation hybride classique. Ce modèle est appliqué à la simulation de décharges électronégatives et confirme des résultats expérimentaux démontrant la possibilité de formation de doubles couches propagatives. En particulier, les paramètres critiques contrôllant cette formation dans la simulation corroborent ceux de l’expérience
Inductive plasmas are simulated by using a one-dimensional particle-in-cell simulation including Monte Carlo collision techniques (pic/mcc). To model inductive heating, a non-uniform radio-frequency (rf) electric field, perpendicular to the electron motion is included into the classical particle-in-cell scheme. The inductive plasma pic simulation is used to confirm recent experimental results that electric double layers can form in current-free plasmas. These results differ from previous experimental or simulation systems where the double layers are driven by a current or by imposed potential differences. The formation of a super-sonic ion beam, resulting from the ions accelerated through the potential drop of the double layer and predicted by the pic simulation is confirmed with nonperturbative laser-induced fluorescence measurements of ion flow. It is shown that at low pressure, where the electron mean free path is of the order of, or greater than the system length, the electron energy distribution function (eedf) is close to Maxwellian, except for its tail which is depleted at energies higher than the plasma potential. Evidence supporting that this depletion is mostly due to the high-energy electrons escaping to the walls is given. .

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Meziani, Tarik. "Développement d'une source plasma haute-densité à couplage inductif améliorée par adjonction d'un noyau magnétique : application au dépôt de couches minces de carbone adamantin." Orléans, 2002. http://www.theses.fr/2002ORLE2056.

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Abstract:

Ce travail porte sur le développement d'une nouvelle source inductive permettant le dimensionnement vers un réacteur de grande surface. Nous avons pu montrer que l'adjonction d'un noyau magnétique permet d'accroître l'intensité de la composante radiale de l'induction magnétique entraînant une augmentation de la puissance absorbée et de la densité plasma. L'utilisation combinée d'un noyau magnétique et d'un diélectrique d'épaisseur réduite permet de multiplier la densité de particules chargées par un facteur 3. Comparée à une source classique utilisant une antenne prenant la forme d'une spirale, ce dispositif présente des performances bien meilleures avec notamment une densité ionique supérieure d'un facteur 2, et une meilleure uniformité du plasma qui reste de l'ordre de 5% sur la surface délimitée par le diamètre de l'antenne. Les résultats obtenus avec ce dispositif ont permis un dimensionnement à plus grande échelle vers une source de 80 x 80 cm2. Les principales limites à une bonne uniformité, liées aux phénomènes d'ondes stationnaires ainsi qu'au profil du champ électromagnétique induit, ont été résolus. L'uniformité du plasma est de l'ordre de 10% sur 60 x 60 cm2 avec une densité supérieure à 1011 cm-3. Enfin, l'application de la nouvelle source de 200 mm au dépôt de couches minces de carbone amorphe hydrogéné a permis la croissance rapide (> 150 nm/min) de couches relativement dures (dureté > 25 GPa). Les propriétés mécaniques des couches déposées ainsi que la vitesse de croissance ont été reliées au diagnostic de la phase gazeuse effectué principalement par spectrométrie de masse et par spectroscopie optique d'émission.

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Avrillaud, Gilles. "Génération et transfert sous vide de hautes puissances pulsées : conception et mise en oeuvre d'un générateur à stockage inductif de 640 kJ d'énergie stockée, associé à un commutateur à ouverture de plasma contrôlé magnétiquement." Palaiseau, Ecole polytechnique, 1998. http://www.theses.fr/1998EPXX0071.

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Rebont, Cyril. "Etude d'une colonne de plasma magnétisé par fluorescence induite par laser." Aix-Marseille 1, 2010. http://theses.univ-amu.fr.lama.univ-amu.fr/2010AIX11056.pdf.

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Abstract:

L'étude expérimentale des plasmas linéaires magnétisés était jusqu'à présent réalisée à l'aide de sondes de Langmuir, de réseaux de sonde, de spectroscopie ou plus récemment par imagerie rapide. Dans ce travail de thèse, un autre diagnostic, la Fluorescence Induite par Laser (FIL) résolue en temps, a été mis en place sur la machine à magnétoplasma linéaire MISTRAL. Ce diagnostic permet d'obtenir localement la fonction de distribution en vitesse résolue en temps des ions Argon. La machine MISTRAL produit un plasma magnétisé linéaire limité par un diaphragme circulaire de 10cm de diamètre. On observe, suivant les conditions expérimentales, une extension radiale du plasma en dehors de la zone d'ionisation, en rotation sous la forme d'un ou deux « bras » spiraux. A partir des fonctions de distribution, l'évolution spatiale et temporelle de la vitesse, des fluctuations de densité et du champ éléctrique est calculée. Ces mesures novatrices permettent de montrer la complexité du mouvement ionique, différent d'une dérive de type ExB ou d'une rotation en bloc du plasma comme souvent supposés. On notera également des différences entre les deux modes observés notamment la fréquence de rotation par rapport à la fréquence cyclotron ionique. Ce travail ouvre la voie vers de nouvelles analyses théoriques
The experimental study of linear magnetized plasmas was previously performed using Langmuir probes, spectroscopy or more recently fast imaging. In this thesis, another diagnotic, time resolved Laser Induced Fluorescence (LIF) , was implemented in the linear magnetoplasma device MISTRAL. This diagnostic provides the instantaneous Argon ion velocity distribution function. The MISTRAL device creates a linear magnetized plasma limited by a 10 cm circular aperture. We observe, for different experimental conditions, a radial rotation of an extension of the plasma outside the area bounded by the diaphragm. This extension has the form of one or two spiral "arms". From the distribution functions, the temporal fluctuations of density, velocity and electric field are calculated. These innovative measurements show that the ion motion is more complex than the expected ExB drift. The plasma does not rotate in block as has often been assumed. One has to notice that differences exist between the two observed modes, specially on the rotation frequency as compared to cyclotronic frequency. This work opens the path to new exciting theorical analysis

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Caillault, Lise. "Etude expérimentale et modélisation d'un réflecteur à plasma dans l'hélium pour des applications radar." Versailles-St Quentin en Yvelines, 2002. http://www.theses.fr/2002VERS0001.

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Abstract:

Un @dispositif utilisant le plasma pour réfléchir les micro-ondes a été mis en oeuvre pour des applications aux antennes radar dans la bande X (8-12 GHz). Pour cela, une impulsion de haute tension de 5 à 10 kV est appliquée aux bornes d'une décharge d'hélium pendant environ 100 us. Le plasma dense est engendré en moins de 4 us à basses pressions (0. 2-0. 5T) par faisceau d'électrons issu de la cathode creuse linéaire. Le plasma est confiné sous forme plane au moyen d'un champ magnétique homogène. . .

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Billou, Eric. "Caracterisation énergetique et physico-chimie d'un plasma a superposition de puissance." Perpignan, 1989. http://www.theses.fr/1989PERP0077.

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Abstract:

L'étude locale d'un plasma d'argon a superposition de puissance est realisee pour la premiere fois grace a l'adaptation des methodes de spectroscopie d'emission. Un banc de mesure a deplacement de fibre optique est mis au point; la fibre assure la discretisation du plasma et permet d'en eloigner l'appareillage de mesure. Trois raies rouges de l'argon, dont une presente un effet stark important, sont enregistrees simultanement et utilisees pour les mesures de temperatures et de densites electroniques. Nous donnons les caracteristiques physico-chimiques du plasma en fonction de l'intensite du courant de superposition et du debit d'argon. Nous montrons la forte proportion d'oxygene et d'azote dans le milieu plasma se developpant a l'air libre.

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Abila, Paul-André. "Application de la spectroscopie moléculaire au diagnostic d'un plasma inductif d'argon." Lyon, INSA, 1989. http://www.theses.fr/1989ISAL0074.

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Abstract:

Les techniques de spectroscopie moléculaire n'ont été que peu utilisées pour le diagnostic dans les plasmas d'argon induits par haute fréquence à la pression atmosphérique comme la plupart des molécules y sont dissociées. Néanmoins, certaines y sont observables, elles la molécule OH. Les températures déduites des spectres de rotation-vibration de OH sont plus faibles (maximum voisin de 4000 K) que celles déduites du spectre d'autres molécules ( N2 par exemple, environ 7000 K) ou des spectres atomiques ( 4500 à 7000 K) , dans les mêmes conditions. Ceci semble lié à la stabilité thermique de la molécule OH. En outre, les diagrammes de Boltzmann présentent des courbures qui peuvent être non négligeables en fonction des conditions opératoires. Ce fait a déjà été observé dans le cas des diagrammes atomiques du fer. Ces courbures ont été interprétées jusqu'à présent comme un signe d'écart à l' équilibre thermodynamique local. En fait, une simulation simple a montré qu'elles peuvent être observées dans le cas de équilibre thermodynamique local si le plasma n'est pas localement homogène. Dans l'analyse spectrochimique par plasma HF d'argon, les échantillons à analyser sont généralement introduits dans le plasma à partir de solutions aqueuses qui sont alors vaporisées et dissociées. Les phénomènes de diffusion semblent, dans ce cas, loin d'être négligeables. Ainsi, la zone de diffusion, créée autour des gouttelettes d'eau, entraîne lors de la dissociation un phénomène de tampon thermique qui peut être rendu responsable des faits observés.

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Laassouli, Abdelmajid. "Traitement de fines métallurgiques dans un écoulement plasma." Perpignan, 1990. http://www.theses.fr/1990PERP0086.

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Abstract:

L'auteur présente un travail theorique destine a decrire l'histoire thermique de particules de differentes natures dans un ecoulement plasma d'air ou d'azote. Plusieurs situations sont envisagees: particules isolees, charge particulaire importante; particules isothermes ou non. Le modele complet permet de predire les etapes de vaporisation d'une charge d'oxyde complexe. Une etude experimentale complete ce developpement theorique. Il s'agit d'une methode de mesure originale de la distribution de temperature du plasma par fluxmetrie rapide.

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Arab, Zeinab. "Plasma based ion implantation and plasma hydrogenation of silicon for photovoltaics : influence on the electrical properties." Poitiers, 2009. http://www.theses.fr/2009POIT2263.

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Abstract:

This report reviews the history, the present status and possible future developments of photovoltaic industry. The base material in this domain is crystalline silicon. Although c-Si is not the optimal material from a solid state physics point of view it dominates the market and will continue to do this. A considerable part of this study deals with quality improvement of crystalline silicon via passivation by hydrogenation and hydrogen implantation (PBII). Some conventional in-line implantation has also been performed in order to compare these two implantation methods. Mono crystalline p-type (CZ) silicon (100) wafers with a thickness of ~ 700 µm and estimated resistivity of 5-10 Ωcm with boron concentration of about 1015 cm-3 are used as sample for ion implantation. For hydrogenation experiences multi crystalline p-type silicon wafers fabricated by Photowat with a thickness of ~300µm and estimated resistivity of 1-2 Ωcm with boron concentration of about 1016 cm-3 have been used. The implantation is realized at working pressure regulated at 2 Pa with a hydrogen gas flew of 20 Sccm. Then the plasma is generated with a forward power of 700W, high voltage pulses of 20 kV with length of 10 µs and a frequency of 200 Hz. Different hydrogen dose of 1015 to 2×1017 at. H/cm2 are applied into the samples. Hydrogenation on its turn is realized with the same condition of plasma generation at different temperatures (300°-800°C) and pressures (2-12 Pa). TEM micrographs show the formation of different kind of defects. For low hydrogen dose from 1015 to 1016 at. H/cm2 the modifications consist mainly of planar defects as (100) platelets, some dislocation loops and interstitials. Higher dose (1016 to 1017 at. H/cm2) results in the formation of (100) and (111) platelets and more dislocations and micro-cracks giving rise to the formation of blistering and exfoliation. However TEM doesn’t show any significant micro-structural modifications after hydrogenation. NRA study has been done in order to determine the hydrogen profile for both implanted and hydrogenated silicon. Hydrogen concentration increase with implantation dose increasing and can reach up to 25 atomic % for hydrogen dose of 2×1017 at. H/cm2. Meanwhile hydrogenation at relatively high temperature results in low hydrogen concentration. The maximum hydrogen concentration is enriched at 400°C-2 hours hydrogenation. Sinton lifetime measurement has also been used in order to determine the carrier lifetime in hydrogenated microcrystalline silicon. Passivation is found to be more effective for hydrogenation realized at low temperature (below 600°C) because at higher temperature the out-diffusion is more pronounced and will influence the effect of hydrogenation
Ce rapport présente l'histoire et le statut du développement de l'industrie photovoltaïque aujourd'hui et dans l'avenir. Le matériel de base dans ce domaine est le silicium cristallin. Bien que c-Si ne soit pas le meilleur choix du point de vue de la physique d'état solide il domine encore le marché. Une partie importante de cette étude est consacrée à l'amélioration de la qualité du c-Si via la passivation par hydrogénation et l'implantation ionique par immersion plasma (PIII). Des expériences ont été effectuées afin de comparer le PIII avec la méthode conventionnelle d'implantation (implantation en ligne). Pour les expériences de PIII, les substrats utilisés étaient du silicium mono cristallin de type p d'orientation (100) avec une épaisseur d'environ 700 µm, une résistivité estimée entre 5 et 10 Ωcm et une concentration de dopant de 1015 cm-3, alors que pour les expériences d'hydrogénation nous avons utilisé des plaquettes de silicium multi cristallin de type p fabriquées par Photowat d'une épaisseur d’environ 300 µm, une résistivité de 1 à 2 Ωcm et une concentration de dopant de 1016 cm-3. L'implantation a été réalisée sous une pression de 2 Pa avec le débit d'hydrogène réglé à 20 sccm. Ensuite, le plasma a été crée à l'aide d'une puissance incidente de 700 W avec des impulsions de 20 kV d'une durée de 10 µs et une fréquence de 200 Hz. Différentes doses de 1015 à 2×1017 at. H/cm2 d'hydrogène ont été appliquées aux échantillons. Dans le cas de l'hydrogénation, la création du plasma est identique à celle du PIII mais avec différentes température (300°C-800°C) et pressions (2-12 Pa). Les résultats de la microscopie électronique en transmission révèlent la formation de différents types de défauts. Pour les doses assez base de 1015 à 1016 at. H/cm2 les modifications sont principalement des « platelets », des boucles de dislocations et des défauts interstitiels. Les doses plus élevées (1016 à 1017 at. H/cm2) permettent la formation des « platelets » d'orientation (100) ainsi que (111) et augmentent le nombre de dislocations et de microcavités qui favorisent la formation des claques (blistering et exfoliation). Cependant, les résultats de TEM ne montrent pas les importantes modifications microstructurales après hydrogénation. Les mesures de NRA ont été réalisées pour déterminer le profil d'hydrogène dans les échantillons implantés ainsi que dans les échantillons hydrogénés. La concentration d'hydrogène augmente avec l'augmentation de la dose d'implantation et peut acquérir jusqu'au 25 at. % (dose = 2×1017 at. H/cm2). Les mesures de NRA montrent que pour les échantillons hydrogénés à des températures relativement élevés la concentration d'hydrogène est faible. La concentration maximale d'hydrogène a été obtenue à partir d'un échantillon hydrogéné à 400°C-2 heures. La méthode de mesure de la durée de vie de Sinton a été utilisée lors de cette étude pour déterminer la durée de vie des porteurs dans le silicium multi cristallin. La passivation via hydrogénation est encore plus efficace à de basses températures (inférieur à 600°C) car sous les températures élevées l'exo-diffusion d'hydrogène sera plus prononcée et va influencer l'effet d'hydrogénation

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Gerbaud, Thomas. "Étude de la microturbulence par réflectométrie dans un plasma de fusion sur le tokamak Tore-Supra." Thesis, Nancy 1, 2008. http://www.theses.fr/2008NAN10086/document.

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Abstract:

La réflectométrie à balayage en fréquence en polarisation extraordinaire permet de mesurer des spectres locaux en nombre d’onde radiaux, S[_n/n](kr, r), et ainsi les profils radiaux de fluctuations de densité du plasma, sur le tokamak Tore Supra. La décomposition sur une base d’ondelettes – outil d’analyse position-fréquence – a permis de prendre en compte la forte variation radiale de la turbulence mesurée. Une attention particulière a été prêtée à la validation des spectres et profils turbulents mesurés, avec d’une part la confrontation avec des mesures expérimentales (réflectométries, sondes) et des simulations numériques. Cette mesure des fluctuations de densité a été appliquée à l’analyse du transport local, par l’étude de l’impact de la collisionnalité normalisée, __, sur le confinement du plasma. Ces analyses adimensionnelles permettent de comparer directement les plasmas réalisés dans les différents tokamaks. Une nette diminution du temps de confinement normalisé a été mise en évidence : B_E _ __-0.5±0.15. Point d’innovation, les profils radiaux de fluctuation de densité mesurés ont montré une forte augmentation de la turbulence de bord (r/a>0.8) liée à l’augmentation du __ – augmentation aussi observée à l’aide de la réflectométrie Doppler – fournissant donc une base physique expliquant la diminution de B_E avec __. Les régions plus centrales n’ont pas présenté de variations nettes (_n/n, _eff). Des simulations du plasma de coeur (code de stabilité linéaire KineZero et code gyrocinétique non-linéaire GYRO) ont été menées, afin d’analyser le comportement expérimental du plasma
Fast-sweeping reflectometry in extraordinary mode allows direct measurement of radial wavenumber local spectra S(_n/n](kr, r), and radial profiles of density fluctuations, on Tore Supra tokamak. Wavelet-based approach – a mathematical tool for position-frequency analysis – made possible to consider the strong radial variation of the measured turbulence. Special consideration was given to the validation of spectra and turbulent profiles measurements, by comparing with experimental measurements (reflectometries, probes) and numerical non-linear gyrokinetic simulations. This density fluctuations measurement method has been used to analyse the local transport, by performing a dimensionless scaling on collisionnality, __. The scaling experiments allow direct comparisons of plasmas from different tokamaks. A clear decrease of the normalized confinement time of the plasma energy with the normalized collisionnality was observed : B_E _ __-0.5±0.15. These new measurements of density fluctuations profiles have shown an intense rise of the edge turbulence (r/a > 0.8) when increasing – also observed by Doppler reflectometry diagnostic – providing a physical explanation of the loss of confinement with the normalized collisionnality. More central regions did not present apparent variations (_n/n, _eff). Core plasma simulations (linear stability code KineZero and non-linear gyrokinetic GYRO) were performed, in order to analyse the experimental behaviour of the plasma

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Sikilli, Ahmed Amin. "Contribution à l’étude des mécanismes d’interférences chimiques dans un plasma H. F. D'analyse." Lyon, INSA, 1991. http://www.theses.fr/1991ISAL0089.

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Abstract:

Les plasmas H. F. Utilisés comme sources de radiation en spectrométrie d'émission atomique étaient considérés comme exempts d'interférences chimiques grâce à leurs températures élevées (au-dessus de 7000 K). Or certaines anomalies ont été signalées dans le cas du chrome où celui-ci sous différentes formes chimiques et à concentration égale donne un signal analytique différent. Le phénomène a été mis en évidence sur une installation d'analyte dotée d'un système de nébulisation ultrasonique et il dépend de plusieurs facteurs : énergie de la raie, zone d'observation, la matrice, temps de séjour. . . L'étude comparative avec une nébulisation pneumatique n'a pas fait apparaître d'effet semblable. Par contre, en évaporant préalablement l'aérosol ultrasonique, l'effet de valence s'est trouvé supprimé : le phénomène est lié à l'état physique dans lequel l'aérosol se trouve lorsqu'il parvient dans le plasma. Le caractère "occasionnel" du phénomène en question dans le cas d'une nébulisation pneumatique s'explique par le fait qu'en fonction du rendement du nébuliseur et de la chambre de nébulisation on peut observer des aérosols liquides comme des aérosols secs, l'eau étant dans ce dernier cas sous forme vapeur. En conclusion, équiper l'installation d'analyse par un système d'évaporation préalable, est un moyen efficace pour minimiser les phénomènes dus à la valence de l'élément
Inductively coupled argon plasmas used as radiation sources in atomic emission spectrometry (ICP-AES) were considered as free of chemical interferences because of their high temperatures (over 7000 K) ; but in the case of chromium as the analyte, some anomalies have been pointed out : with the same concentration, the analytical signal is depending on the chemical form. This phenomenon was underlined with an ultrasonic nebulizer it depends on factors such as line energy, observation heigh, residence times. . . No similar effect was observed in a comparative study with a pneumatic nebulizer. On the other hand, aerosol evaporation by heating be fore its injection into the plasma causes, in the case of the ultrasonic nebulizer, the suppression of the effect : the phenomenon is linked to the physical state of the sample when it reaches the plasma. In the case of pneumatic nebulization, the uncertain nature of the phenomenon could be explained by the nebulizer efficiency with a low efficiency nebulizer, aerosols may be spontaneously desolvated if the saturation vapour pressure is not reached at room temperature. In conclusion, providing analysis installations with a preliminary evaporation system is an efficient means to minimize the phenomenons due to the element speciation

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Salazar, Luigui. "Data-driven discovery approach to tackle turbulence in fusion plasmas." Electronic Thesis or Diss., Université de Lorraine, 2023. http://www.theses.fr/2023LORR0327.

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Abstract:

L'un des moyens de parvenir à la fusion sur Terre est le confinement magnétique toroïdal, dont les principaux dispositifs sont les tokamaks et les stellarators. L'un des principaux paramètres limitants est la turbulence, qui résulte d'un mélange d'instabilités à différentes échelles temporelles et spatiales. L'objectif de cette thèse est de contribuer à la compréhension du transport turbulent, qui est l'interaction de cette turbulence avec les propriétés du plasma, dans les plasmas magnétiquement confinés, en se concentrant sur la caractérisation des fluctuations de densité et de leur dynamique à l'aide de la réflectométrie. À partir du spectre du signal fourni par la réflectométrie, chaque composante spectrale a été extraite à l'aide d'un algorithme développé dans cette thèse. Il effectue cette décomposition spectrale (composante LF, composante BB, modes QC et bruit) de manière intelligente (sans contraintes ad hoc), en préservant ses informations statistiques et physiques. Une attention particulière a été accordée à une composante spectrale, les modes QC, en raison de son lien avec TEM, une instabilité agissant dans le transport turbulent. Grâce à l'algorithme, les propriétés et la dynamique des modes QC ont été étudiées, permettant une étude statistique et une analyse détaillée de l'interaction avec d'autres composantes spectrales dans différentes configurations magnétiques : ToreSupra (limiteur), WEST (divertor) et W7X (island divertor). Ce travail est qualifié d'exploratoire car il n'existait pas de méthodes permettant d'accéder aux propriétés et à la dynamique de ces modes QC. Les études statistiques réalisées avec les bases de données ToreSupra et WEST ont fourni une carte de probabilité de l'occurrence des modes QC dans le régime de confinement ohmique, confirmant leur lien avec le TEM, mais aussi 2 classes supplémentaires, l'une à faible courant et l'autre à fort courant, ont été trouvées. La composante BB a également été analysée, car elle est liée à la microturbulence. Puisque l'amplitude spectrale de la composante BB est trouvée avec l'AGG, principalement μ et β, qui correspondent à l'assymétrie et à la forme du spectre, montrent une variation au cours de la transition. D'autre part, l'analyse de la dynamique des modes QC au moyen d'un algorithme développé dans cette thèse a montré une interaction récurrente entre les modes QC et les modes de la composante BF. Enfin, afin de mieux discriminer les modes QC, le concept d'entropie de transfert est utilisé pour analyser la causalité dans cette interaction. Certains cas montrent l'interaction entre la composante LF correspondant à l'instabilité sawtooth et les modes QC. Cette analyse de la dynamique et de la causalité est ensuite appliquée à ToreSupra, WEST et W7X, où l'on observe une dynamique similaire pour les signaux à causalité bidirectionnelle, c'est-à-dire non seulement de la composante LF vers les modes QC, mais aussi des modes QC vers la composante BB. En outre, l'ECRH est également examiné pour la base de données TS, qui montre une diminution de la probabilité des modes QC à mesure que le PECRH augmente. Comme ces modes QC apparaissent dans différentes configurations magnétiques, l'objectif ultime est de découvrir si tous ces modes QC sont produits par le même mécanisme, car on pense qu'il doit y avoir un mécanisme universel sous-jacent à la physique dans les plasmas de fusion, sujet qui est encore à l'étude
One way to achieve fusion on Earth is through toroidal magnetic confinement, in which the main devices are tokamaks and stellarators. One of the main limiting phenomena is turbulence. This is the result of a mixture of instabilities on different temporal and spatial scales. The aim of this thesis was to contribute to the understanding of turbulent transport, which is the interaction of this turbulence with the plasma properties, in magnetically confined plasmas, focusing on the characterisation of density fluctuations and their dynamics using reflectometry. From the signal spectrum provided by reflectometry, each spectral component was extracted using an algorithm developed in this thesis. It performs this spectral decomposition(Low frequency component, Broadband component, QC modes and noise) in an intelligent way (without ad hoc constraints), preserving its statistical and physical information. Particular attention has been paid to a spectral component, the so-called QC modes because of its link with TEM, an instability acting in turbulent transport. Thanks to the algorithm, the properties and dynamics of the QC modes have been studied, allowing a statistical study and a detailed analysis of the interaction with other spectral components in different magnetic configurations: ToreSupra(limiter), WEST(divertor) and W7X(island divertor). This work is qualified as exploratory because there were no methods to access these QC mode properties and dynamicsThe statistical studies carried out with the ToreSupra and WEST database provided a probability map of the occurrence of the QC modes in the ohmic confinement regime, confirming their link with the TEM,but also 2 more classes, one at low current and another at high current were found. The broadband component was also analysed as it is believed to be related to the microturbulence. Since the spectral amplitude of the BB component is found with the AGG, mainly μ and β, which correspond to the assymetry and shape of the spectrum, show a variation during the transition. On the other hand, the analysis of the dynamics of the QC modes by means of an algorithm developed in this thesis showed a recurrent interaction between the QC modes and the modes in the LF component. Finally, in order to better discriminate the QC modes, the concept of transfer entropy is used to analyse the causality in this interaction. Some cases shows the interaction between the LF component corresponding to the sawtooth instability and the QC modes. All this analysis of dynamics and also causality is then applied to ToreSupra, WEST and W7X, where there is a similar dynamic for signals with bi-directional causality, i.e. not only from the LF component to the QC modes, but also from the QC modes to the BB component. In addition, the ECRH is also examined for the TS database, which shows a decrease in the probability of QC modes as the PECRH increases. Since these QC modes appear in different magnetic configurations, the ultimate objective is to discover if all these QC modes are produced by the same mechanism, since it is believed that there must be a universal mechanism underlying the physics in fusion plasmas, this is still under investigation

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Guyomarc'h, Didier. "Un tube à onde progressive pour l'étude de la turbulence plasma." Aix-Marseille 1, 1996. http://www.theses.fr/1996AIX11040.

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Abstract:

Le systeme faisceau-plasma peut-etre considere comme un paradigme de la turbulence plasma. Dans ce systeme, le faisceau constitue une source d'energie libre pour l'excitation des ondes turbulentes: ces ondes modifient le mouvement des particules du faisceau qui elles-memes affectent l'evolution des ondes. L'effet autocoherent de l'interaction ondes-particules est un probleme ouvert. Notamment l'influence des couplages de modes induits par les particules resonnantes reste un sujet controverse. Dans un tel systeme, le plasma joue essentiellement le role d'un dielectrique supportant des ondes electromagnetiques et peut etre avantageusement remplace par la structure a onde lente d'un top. Nous montrons dans la premiere partie l'analogie qui existe entre les deux systemes faisceau-plasma et top. En deuxieme partie, nous presentons les resultats de simulations numeriques decrivant, a l'aide d'un hamiltonien autocoherent, l'interaction de n particules avec une seule onde. Pour differentes conditions initiales, nous observons la croissance exponentielle de l'onde de faible amplitude prevue par la theorie lineaire. Alors que pour n particules regroupees en un faisceau monocinetique, nous observons bien le regime de saturation non lineaire associe au piegeage du faisceau prevu theoriquement, lorsque le faisceau presente une grande dispersion en vitesse, le systeme developpe, apres la premiere saturation, une instabilite dont l'origine demeure inexpliquee. En troisieme partie, nous decrivons precisement le dispositif experimental: il est constitue d'une helice de 4 m de long, de 4 sondes mobiles pour le controle et la mesure de la turbulence, d'un canon pouvant travailler en mode continu ou pulse. Il est suivi d'un dispositif de controle de la temperature du faisceau et d'un analyseur trochoidal pour la mesure de la distribution energetique des electrons du faisceau. Enfin nous presentons les mesures des parametres lineaires du tube et comme test de validite le cas de l'interaction d'un faisceau monocinetique avec une onde

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Maurice, Sylvestre. "Le plasma à l'équilibre dans les magnétosphères planétaires en rotation rapide." Toulouse 3, 1994. http://www.theses.fr/1994TOU30016.

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Abstract:

Apres deux decennies d'exploration interplanetaire par les sondes spatiales, toutes les planetes, excepte pluton, ont ete visitees. Cette premiere phase d'exploration a revele l'existence de magnetospheres etendues autour de la terre, de mercure et des planetes geantes. En preparation a une seconde generation de missions vers les planetes jupiter et saturne, nous presentons un ensemble d'outils et de concepts qui permettent de decrire l'equilibre du plasma dans ces deux magnetospheres. L'equilibre statique des magnetospheres planetaires est controle par un couplage entre les distributions du champ magnetique et les differentes populations plasma qui sont piegees dans le champ. La solution de l'equilibre magnetospherique doit donc etre une solution simultanee de l'equilibre des forces dans le plasma et des equations de maxwell (concept de modele auto-coherent). Le modele auto-coherent que nous proposons repose sur l'utilisation des mesures des sondes voyager. Nous developpons une methode de determination des caracteristiques macroscopiques du plasma a partir de ces mesures. Ces parametres sont extrapolles le long des lignes de champ par application du theoreme de liouville. Dans chaque meridien, la resolution numerique de l'equilibre permet de reproduire les anneaux de courant et les deformations du champ magnetique qui sont observes. La solution est etendue a trois dimensions pour prendre en compte les effets de l'interaction avec le vent solaire.

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Lallement, Ludovic. "Gravure en plasmas denses fluorés de verres de silice pour l'élaboration de dispositifs microfluidiques : étude expérimentale et modélisation." Nantes, 2009. http://www.theses.fr/2009NANT2112.

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Abstract:

Le but de ce travail est de caractériser en détail les plasmas fluorés de CHF3/Ar, CF4/Ar et SF6/Ar et plus particulièrement ce dernier ainsi que leur interaction avec les verres de silice pendant un procédé de gravure destiné à la réalisation de dispositifs microfluidiques. Nous avons tout d’abord étudié les propriétés électriques et la cinétique du plasma en adoptant une démarche alliant l’expérience et la modélisation. C’est ainsi que des analyses du plasma par spectrométrie de masse, sondes de Langmuir, spectroscopie d’émission optique ont été effectuées. En parallèle à cette étude expérimentale, nous avons développé un modèle cinétique global permettant de quantifier les densités d’espèces ainsi que la température électronique en fonction des conditions de la décharge SF6/Ar. Les résultats fournis par le modèle ont pu être validés en les comparant à ceux obtenus expérimentalement. Ensuite des mesures de vitesse de gravure, de rugosité et d’analyse de surface (XPS, AFM, MEB) ont été menées après gravure en plasma de SF6/Ar et CHF3/Ar. Nous montrons qu’une pression de travail faible (5mTorr) et une forte dilution dans l’argon (50 à 90%) permet d’améliorer considérablement la gravure en augmentant la vitesse d’attaque des verres de silice contenant le plus d’oxydes métalliques et en diminuant la rugosité de surface. Enfin la modélisation multi-échelle de l’interaction plasma-surface montre que la vitesse de gravure dépend du pourcentage de métaux contenu dans les verres ainsi que du taux de pulvérisation des sites métalliques. Par ailleurs la rugosité semble être due au redépôt d’espèces métalliques à la surface du verre
The aim of this work is to characterize in detail fluorinated plasmas as CHF3/Ar, CF4/Ar and especially plasmas SF6/Ar and their interaction with silica glasses during an etching process devoted to microfluidic devices fabrication. First of all, we studied the electrical properties and the plasma kinetics by adopting an approach combining experiment and modeling. Thus, plasma diagnostics by mass spectrometry, Langmuir probes, optical emission spectroscopy were carried out. In parallel with this experimental study, we developed a global kinetic model to quantify the densities of neutral and charged species and the density and the electron temperature in various conditions of SF6/Ar discharge. The model results were validated with experimental results. Then etch rate and roughness measurements as well as surface analysis (XPS, AFM, SEM) were carried out after etching in SF6/Ar and CHF3/Ar plasmas. We show that decreasing the pressure and increasing the percentage of argon improve etching by increasing the etch rate of silica glass containing the most metal oxides and reducing surface roughness. Implementation for trench etching is successfully tested. Finally, the multi-scale modeling of plasma-surface interaction shows that the etch rate depends on the percentage of metal content in the glasses and the sputtering yield of metal sites. The roughness is due to the redeposition of metal species on the surface of the glass

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Chérigier-Kovacic, Laurence. "Mise au point d'un diagnostic de fluorescence induite par laser et application à l'étude d'un plasma d'argon multipolaire." Aix-Marseille 1, 1994. http://www.theses.fr/1994AIX11016.

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Abstract:

Nous avons developpe un diagnostic de fluorescence induite par laser pour etudier un plasma d'argon cree par une decharge thermoelectronique dans une enceinte a champ magnetique multipolaire. Ce diagnostic, base sur l'effet doppler, permet une mesure precise de la fonction de distribution en vitesse des ions (fdvi) dans un plasma de basse densite (10#8-10#9 cm##3). Un programme informatique permet d'ajuster les parametres d'un modele analytique aux courbes experimentales. Nous avons constate que les fdvi dans le corps du plasma sont gaussiennes. Pour une pression de neutres de 6 10##4 torr, la largeur a mi-hauteur nous donne la temperature ionique de l'ordre de 0. 05 ev, ce qui est inferieur a la temperature mesuree dans des conditions semblables par des analyseurs d'energie. La vitesse moyenne des ions peut etre reliee au gradient de potentiel qui les accelere vers les parois. Nous avons etudie les conditions aux limites du plasma, formees par le champ magnetique ou le voisinage de la gaine electrostatique devant une plaque metallique. En effectuant des mesures dans une arche du champ magnetique multipolaire, nous montrons son influence sur les trajectoires des ions, soumis a la force de lorentz. Ils sont en particulier devies et fortement acceleres dans la direction parallele aux aimants. Les fonctions de distribution s'elargissent de facon anisotrope. En l'absence de champ magnetique, les fonctions de distribution enregistrees pres d'une plaque au potentiel flottant ou bien a la masse ne sont pas gaussiennes: leur profil ressemble a celui calcule theoriquement par emmert et al. Nous avons donc utilise ce modele pour ajuster nos resultats experimentaux. L'accord est cependant qualitatif, la temperature ionique dans le cas du modele est fixee des la creation des ions alors que nous observons experimentalement un elargissement des distributions a l'approche de la plaque

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Doudou, Cyril. "Contribution à une approche globale du traitement de poudres par plasma d'induction." Lyon 1, 1998. http://www.theses.fr/1998LYO19010.

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Abstract:

La recherche tente depuis plusieurs annees de multiplier les debouches industriels pour les procedes a plasma d'induction de forte puissance. Dans le domaine des materiaux notamment, certaines applications sont prometteuses. Notre travail concerne l'etude d'un procede a plasma inductif dedie au traitement de poudres. Nous developpons une demarche originale s'appuyant sur la notion de traceur utilisee en genie de la reaction chimique. Il s'agit d'injecter dans la decharge des materiaux selectionnes pour leurs proprietes physico-chimiques. Au cours de leur passage dans le plasma, ils subissent une transformation temoignant de leur histoire thermique. Apres caracterisation des materiaux, on peut en employant une methode statistique, remonter aux temperatures de la decharge et a la distribution des temps de sejour des poudres. Dans notre etude, ces deux parametres se confondent en une variable appelee temps thermique, dont le concept a ete propose par nauman. La mesure de cette variable demande le developpement conjoint d'une simulation numerique et d'une approche experimentale. Notre modelisation de l'interaction entre le plasma et les particules repose sur l'etude des phenomenes de transport de chaleur et de matiere. Nous evaluons alors l'histoire thermique des particules dans la decharge. Experimentalement, un procede de mesure baptise thermometre a yttrium, fournit un apercu de la distribution des temperatures du plasma en fonction des conditions operatoires. Nous optimisons ainsi les conditions d'injection. Finalement, les repercussions des variations du reglage du procede sont observees sur des particules de zircone poreuse, traceur retenu. Les analyses montrent une importante heterogeneite dans le traitement, resultat d'une distribution tres large des temps thermiques dans le reacteur. Les causes de cette heterogeneite sont examinees, et des consequences sont tirees quant aux limites des procedes a plasma inductif dans le traitement des poudres.

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Selig, Gaël. "Équilibre évolutif à frontière libre et diffusion résistive dans un plasma de tokamak." Nice, 2012. http://www.theses.fr/2012NICE4075.

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Abstract:

Dans un tokamak, un plasma est maintenu à l’aide de champs magnétiques dans des conditions nécessaires à l’apparition de réactions de fusion nucléaire. Sous l’hypothèse de symétrie axiale du tokamak, l’étude de la configuration magnétique à l’équilibre se fait en deux dimensions, et se déduit de la fonction de flux poloïdal ψ. Cette fonction est solution d’un système d’équations aux dérivées partielles non linéaire, appelé problème d’équilibre. Cette thèse présente le problème d’équilibre évolutif à frontière libre, où les équations de circuit dans les bobines et les structures passives du tokamak sont résolues en même temps que l’équation de Grad-Shafranov afin de produire une simulation dynamique du plasma. Au cours de ce travail, le code d’équilibre par éléments finis CEDRES++ a été amélioré afin de résoudre ce problème dynamique. Des tests ainsi qu’une comparaison avec le code DINA-CH sur un cas d’instabilité verticale d’ITER ont permis une validation des résultats. Le phénomène de diffusion résistive de densité de courant dans le plasma a ensuite été simulé à l’aide d’un couplage entre CEDRES++ et l’équation de diffusion moyennée en une dimension, puis comparé avec succès aux résultats obtenus avec le code de modélisation intégrée CRONOS
In a Tokamak, in order to create the necessary conditions for nuclear fusion to occur, a plasma is maintained by applying magnetic fields. Under the hypothesis of an axial symmetry of the tokamak, the study of the magnetic configuration at equilibrium is done in two dimensions, and is deduced from the poloidal flux function ψ. This function is solution of a non linear partial differential equation system, known as equilibrium problem. This thesis presents the time dependent free boundary equilibrium problem, where the circuit equations in the tokamak’s coils and passive conductors are solved together with the Grad-Shafranov equation to produce a dynamic simulation of the plasma. In this framework, the Finite Element equilibrium code CEDRES++ has been improved in order to solve the aforementioned dynamic problem. Consistency tests and comparisons with the DINA-CH code on an ITER’s vertical instability case have validated the results. Then, the resistive diffusion of the plasma’s current density has been simulated using a coupling between CEDRES++ and the averaged one-dimensional diffusion equation, and it has been successfully compared with the integrated modeling code CRONOS

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Villegas, Daniel. "Etude expérimentale de l'influence du gradient de température électronique sur le transport turbulent des impuretés dans un plasma de fusion." Aix-Marseille 1, 2010. http://theses.univ-amu.fr.lama.univ-amu.fr/2010AIX11055.pdf.

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Abstract:

La compréhension du transport des impuretés est essentielle pour atteindre un régime de fonctionnement optimal dans les futurs réacteurs de fusion. Dans ce mémoire de thèse, l’influence expérimentale et théorique du gradient de température électronique R/LTe sur le transport d’une impureté métallique est analysée dans les tokamaks Tore Supra et ASDEX Upgrade. Dans nos expériences, le profil de Te est contrôlé par l’ajout d’une faible quantité de puissance FCE déposée à deux rayons différents. Les résultats expérimentaux ont été obtenus à l’aide du code de transport interprétatif ITC qui a été complété par un algorithme génétique permettant de mieux déterminer les coefficients de transport des impuretés. Les résultats de simulations gyro-cinétiques quasi-linéaires de QuaLiKiz, que nous avons réalisées, sont en accord avec les profils expérimentaux obtenus avec ITC en tenant compte des incertitudes expérimentales sur les gradients. Dans le coeur du plasma dominé par des modes électroniques, plus R/LTe est faible, plus la diffusion du nickel est faible. Elle tend linéairement vers le niveau néoclassique lorsque R/LTe s’approche du seuil de turbulence. La valeur de ce seuil déterminé expérimentalement par extrapolation est en bon accord avec celui déterminé par les simulations de QuaLiKiz. Dans le reste du plasma dominé par des ITG, insensibles au gradient de température électronique, le coefficient de diffusion est inchangé, résultat obtenu expérimentalement et par la simulation. Par ailleurs, aucune modification de la vitesse de convection n’a été observée. Ceci est attribué à la faible contribution de la thermodiffusion, seul terme dépendant de R/LTe et évoluant en 1/Z. Sur ASDEX, les premiers résultats, très différents de l’expérience sur Tore Supra, montrent la présence d’une barrière de transport des impuretés à l’endroit d’un dépôt de forte puissance FCE
Understanding impurity transport is a key to an optimal regime for a future fusion device. In this thesis, the theoretical and experimental influence of the electron temperature gradient R/LTe on heavy impurity transport is analyzed both in Tore Supra and ASDEX Upgrade. The electron temperature profile is modified locally by heating the plasma with little ECRH power deposited at two different radii. Experimental results have been obtained with the impurity transport code (ITC) which has been completed with a genetic algorithm allowing to determine the transport coefficient profiles with more accuracy. Transport coefficient profiles obtained by a quasilinear gyrokinetic code named QuaLiKiz are consistent with the experimental ones despite experimental uncertainties on gradients. In the core dominated by electron modes, the lower R/LTe the lower the nickel diffusion coefficient. The latter tends linearly to the neoclassical level when the instability threshold is approached. The experimental threshold is in agreement with the one computed by QuaLiKiz. Further out, where the plasma is dominated by ITG, which are independent of R/LTe , both experimental and simulated results show no modification in the diffusion coefficient profile. Furthermore, the convection velocity profile is not modified. This is attributed to a very small contribution of the thermodiffusion (1/Z dependence) in the total convection. On ASDEX, the preliminary results, very different from the Tore Supra ones, show a internal transport barrier for impurities located at the same radius as the strong ECRH power deposit

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Chuvatin, Alexander. "Étude des phases de conduction et d'ouverture d'un commutateur à plasma." Palaiseau, Ecole polytechnique, 1993. http://www.theses.fr/1993EPXX0019.

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Abstract:

Dans cette thèse nous présentons une étude expérimentale des commutateurs a ouverture de plasma (cop) dans les régimes des temps de conduction courts (ns) et des temps de conduction longs (s). Nos résultats expérimentaux sont interprétés par une étude analytique et un modèle numérique. Les cop sont maintenant très utilises avec les diodes électroniques sous vide a très fort courant (ma), les plasmas de striction magnétique (z-pinches), etc. Le caractère particulier du transport de l'énergie électromagnétique dans un cop est l'objet de nombreuses études dans le monde. Ces études sont justifiées par les applications de ces commutateurs a la technologie de très hautes puissances électriques pulsées (1-100 tw). Les caractéristiques du générateur a technologie traditionnelle (marx et lignes a eau) ont ete améliorées en utilisant le cop ns. Nous avons également entrepris une étude expérimentale du cop s sur le générateur a stockage inductif. Nous avons fait une étude systématique des différents modèles théoriques décrivant les cop ainsi que des interprétations des différentes expériences. Un nouveau mod-le a ete développé concernant le comportement du cop ns. Dans ce modèle le système est décrit en considérant que nous avons un assemblage de lignes de transmission sous vide avec un auto-isolement magnétique des électrons. L'analyse des résultats expérimentaux du cop s apporte un nouveau concept: l'onde de choc emh guidée. Dans ce phénomène, l'évolution du champ magnétique est due au courant électronique. Cependant, le mouvement des ions n'est pas négligeable derrière le front du choc magnétique car il est responsable de la dynamique de la densité du plasma

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Darmet, Guillaume. "Transport cinétique dans un plasma de fusion magnétique à flux force." Lyon, École normale supérieure (sciences), 2007. http://www.theses.fr/2007ENSL0424.

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Girold, Christophe. "Incinération : Vitrification de déchets radioactifs et combustion de gaz de pyrolyse en plasma d'arc." Limoges, 1997. http://www.theses.fr/1997LIMO0024.

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Abstract:

Dans le but d'evaluer les avantages de l'utilisation du plasma thermique en incineration de dechets technologiques radioactifs (cellulose, caoutchouc, plastiques,. . . ), on a etudie les phenomenes mis en jeux dans deux types de reacteurs plasma. On trouve dans la premiere partie une description des differents types de dechets radioactifs, et des procedes plasmas thermiques existants utilises pour leur traitement. L'auteur aborde ensuite l'etude de la postcombustion de gaz de pyrolyse dans un reacteur a plasma d'arc souffle d'oxygene. Il utilise la methode des plans d'experiences pour caracteriser les performances de combustion dans le reacteur, dans une large gamme de composition des gaz a traiter, et sous differentes conditions d'exces en oxygene et de puissance de fonctionnement. La modelisation de la cinetique de la combustion est egalement decrite au moyen d'un systeme de 116 reactions chimiques entre les 25 especes presentes dans le melange gazeux. La troisieme partie concerne l'etude du fonctionnement d'un reacteur d'incineration / vitrification a plasma d'arc d'oxygene transfere sur un bain de basalte. On montre l'efficacite du traitement en ce qui concerne la combustion des dechets et l'homogeneite du verre obtenu. L'etude de la volatilite des elements du verre ainsi que de traceurs ajoutes aux dechets (ce, cs, sr, co) est egalement abordee. On donne tout d'abord des resultats sous la forme de bilans matieres post-essai puis, au moyen d'une methode de diagnostic par spectroscopie d'emission : l'auteur a mis au point une methode qui permet de suivre en temps reel et in-situ les concentrations en vapeurs metalliques au dessus du bain dans le cas d'un plasma presentant une symetrie plane.

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Bret, Antoine. "Ralentissement d'agrégats chargés par les électrons libres d'un plasma." Paris 11, 1994. http://www.theses.fr/1994PA112482.

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Abstract:

L'objet de cette étude est l'analyse des effets de voisinage lors du ralentissement d'un agrégat dans un gaz d'électrons libres à température quelconque. On expose tout d'abord le formalisme de la réponse linéaire employé pour l'étude du problème. On détermine ensuite d'une manière générale les distances limites de comportement ponctuel ou séparé ainsi que des expressions analytiques du pouvoir d'arrêt dans divers domaines de température et de vitesse. On applique ensuite ce formalisme au calcul du freinage d'un dimère, d'un ion non ponctuel, d'une molécule de carbone soixante et enfin d'une chaîne de N ions orientée selon sa vitesse dans un gaz. On examine ensuite l'influence des effets de voisinage sur la dispersion en énergie puis on développe un modèle sommaire d'étude de la déformation d'une couronne à l'interface plasma-vide. Enfin, on étudie le freinage dans un gaz d'électrons confinés dans un plan. Après en avoir calculé la constante diélectrique à toute température dans l'Approximation de la Phase Aléatoire, on calcule le pouvoir d'arrêt d'un tel gaz
The purpose of this study is to analyze the effects of vicinity in the slowing down of an aggregate in a free electron gas at any temperature. We first introduce the linear response formalism used for the problem. We then determine the distances for point-like and separated behavior, as well as some analytical expressions for the stopping power in various limits of temperature and velocity. This formalism is then applied to calculate the stopping of a di-cluster, an extended ion, a C60 molecule, and finally an N-ions chain. We then examine vicinity effects on the energy dispersion and establish a simple model for the deformation of an ion ring crossing the plasma vacuum interface. Finally, the stopping power is studied for an electron gas confined in a plane. After having calculated the dielectric constant at any temperature in the Random Phase Approximation, we calculate the stopping power such a gas

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Iya-Sou, Djakaou. "Elimination de solutés organiques polluants d'effluents liquides par plasma non thermique : comparaison des processus mis en jeu à l'interface liquide-plasma dans les procédés Glidarc et DBD." Paris 6, 2012. http://www.theses.fr/2012PA066213.

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Abstract:

Le rôle des espèces oxydantes produites en phase gazeuse a été étudié dans deux procédés plasmas non-thermiques appliqués au traitement de l’eau : le procédé Glidarc et le procédé à Décharge à Barrière Diélectrique (DBD) à film tombant. Trois polluants organiques modèles ont été traités dans les deux types de réacteurs. Les résultats obtenus, du plus facile au moins facile à être éliminé, sont les suivants : Phénol >> Heptanol > pCBA pour le réacteur Glidarc et Heptanol >> Phénol > pCBA pour la décharge DBD. Les différences entre les deux réacteurs sont dues non seulement à la qualité et à la quantité des espèces actives générées, mais aussi au transfert de matière à l’interface gaz-liquide. Les mécanismes d’élimination diffèrent également selon les caractéristiques du polluant traité. Le phénol réagit fortement avec les radicaux °NO2 produits par dissociation du N2O4 en phase liquide. Pour le 1-Heptanol, l’élimination procède par désorption assistée par les réactions en phase gazeuse avec les espèces à courte durée de vie. Pour ce type de polluant, le réacteur DBD est le plus performant à cause en partie d’un transfert de matière très efficace dû aux mouvements de convection générés dans le liquide par la décharge. Dans le cas du pCBA, le taux de conversion est faible dans les deux procédés à cause de la production insuffisante de radicaux OH° en solution. Enfin, une simulation numérique a permis de valider les mécanismes d’élimination proposés
The role of oxidant species created in the gas phase has been investigated in two non-thermal plasma processes applied for the water treatment: Gliding Arc and falling film Dielectric Barrier Discharge (DBD) processes. Three different model organic pollutants have been treated in the two discharge reactors. The obtained results, from easier to more difficult to remove, are as follows: phenol>> Heptanol> pCBA> for the Glidarc reactor and 1-Heptanol >> Phenol> pCBA for DBD falling film reactor. The differences between the two reactors are not only due to the quality and quantity of active species generated in each case but also to the mass transfer at the gas-liquid interface. The removal mechanisms also differ depending on the characteristics of the pollutant treated. Phenol reacts strongly with °NO2 radicals produced by the dissociation of N2O4 in the liquid phase. For 1-Heptanol, the degradation is proceeded by desorption assisted by the gas phase reactions with the short-lived species. For this type of pollutant, the DBD reactor is the most competitive, partly due to the efficient mass transfer owing to the convective movements generated in the liquid by the discharge. In the case of pCBA, the removal rate is weak in the two processes because of the insufficient production of OH° radicals in the solution. Finally, a numerical simulation allowed us to validate the proposed elimination mechanisms

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Dissertations / Theses on the topic 'Plasma (Gaz ionisés)'

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