Simulation of tokamak plasmas with XTOR : sawtooth regimes and evolution toward a kinetic model for ions. - Archive ouverte HAL Access content directly
Theses Year : 2011

Simulation of tokamak plasmas with XTOR : sawtooth regimes and evolution toward a kinetic model for ions.

Simulation des plasmas de tokamak avec XTOR : régimes des dents de scie et évolution vers une modélisation cinétique des ions.

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Leblond David
  • Function : Author
  • PersonId : 909108

Abstract

We present a numerical study of sawtooth in ohmic tokamak plasmas with the XTOR-2F code. This study is, to our knowledge, the first to explore the long-term dynamics of the internal kink. Resistive MHD gives two regimes : stable oscillations or a saturated helicoidal state. Stabilizing diamagnetic drifts enable us to find sawteeth for pertinent experimental parameters. We also present the contributions made for the transition of the code toward the hybrid MHD-kinetic code XTOR-K, to include both kinetic and fluid effects. We chose a full-f, full-orbit kinetic model, coupled to the fluid part through a Newton-Krylov/Picard algorithm which is stable for the fundamental MHD modes. Orbit integration is done by the Boris algorithm, adapted in toroidal geometry. Invariants of motion do not accumulate numerically. Several methods, including a numerical temporal filter, are considered to reduce the noise on the particular pressure tensor.
Nous présentons une étude numérique des dents de scie dans un plasma de tokamak ohmique avec le code XTOR-2F. Cette étude est à notre connaissance la première à explorer la dynamique au long terme du kink interne. La MHD résistive prévoit deux régimes distincts : oscillations stables ou régime saturé hélicoïdal. Les dérives diamagnétiques stabilisantes permettent de retrouver des dents de scie pour des paramètres expérimentaux pertinents. On détaille aussi les contributions faites à la transition du code vers le code hybride MHD-cinétique XTOR-K, pour coupler effets cinétiques et fluides. On a choisi un modèle cinétique full-f, full-orbit couplé à la partie fluide par un algorithme Newton-Krylov/Picard stable vis-à-vis des modes MHD fondamentaux. L'avancée des particules est faite par l'algorithme de Boris, adapté en géométrie torique. Les invariants du mouvement ne dérivent pas numériquement. Différentes méthodes, entre autres un filtrage temporel numérique, sont envisagées pour réduire le bruit sur le tenseur de pression particulaire.
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Dates and versions

pastel-00618453 , version 1 (01-09-2011)

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  • HAL Id : pastel-00618453 , version 1

Cite

Leblond David. Simulation des plasmas de tokamak avec XTOR : régimes des dents de scie et évolution vers une modélisation cinétique des ions.. Physique des plasmas [physics.plasm-ph]. Ecole Polytechnique X, 2011. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨pastel-00618453⟩
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