8.Ghizzo_Fusion_Lorraine_Recherche_et_Formation

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  • 1. La recherche en Fusion en Lorraine Alain GHIZZO [email_address] Projet fédérateur de L’IJL: STEFI Sciences et Techniques de la Fusion-ITER
  • 2.  
  • 3.  
  • 4. « Sciences de la Fusion » au sein de l’Institut Jean Lamour - UMR 7198
    • Vaste champ de recherche, du fondamental à l’appliqué:
    • physique des plasmas, turbulence, modélisation, contr ôle, matériaux
    • Un fort potentiel de recherche:
    • des compétences pointues, des recherches pluridisciplinaires, capacité d’intégration de concepts et techniques très divers
    • Une restructuration pour un développement et un renforcement des thématiques liées à la fusion dans un contexte motivant et concurrentiel
  • 5. Contexte National voire international
    • Installation du Laser
    • MégaJoule - CEA de Bordeaux
    • Fédération de la recherche au niveau national: Institut laser Plasma
    • Gain de 10 à 20 en attaque directe
  • 6. Le projet ITER
    • Projet ITER au CEA
    • de Cadarache
    • Fédération de recherche en confinement magnétique
    • Objectifs:
    • 0.5 GW (Q=10)
    • temps: 400s
    • (15 Milliards €)
  • 7. Collaborations CEA-Universités-CNRS
    • Travaux effectués dans le cadre de la Fédération Nationale des Sciences de la Fusion (CEA/CNRS/INRIA et Universités )
      •    Collaborations soutenues et structurés dans le cadre EURATOM: (Contrats Euratom/CEA - LRC)
        • Equilibre et stabilité magnétohydrodynamique
        • Turbulence et transport
        • Plasma de Bord, rayonnement et matériaux en interaction Physique atomique
        • chauffage et la génération de courant (Ondes Faisceaux)
    • Deux axes: Développement requis en modélisation et matériaux
  • 8. STeFI: défis scientifiques
    • Physique des plasmas chauds (10 8 K) -> département 1 (UHP)
      • Transport et turbulence (plasmas de cœur et de bord)
      • modélisation et simulation des plasmas
      • Ondes et réflectométrie
    • L’interaction plasma-paroi -> département 2 (UHP+INPL)
      • Plasma de bord 10 4 K, paroi 10 3 K
      • Flux énergétique 20 MW/m 2
      • Rétention de l’hydrogène par les surfaces carbonées
    • L’installation -> département 3 (INPL)
      • Matériaux de structure
      • Aspect métallurgie
  • 9. Projet STeFI et l’Institut Jean Lamour Physique de la Matière et des Matériaux 101 Electronique de spin et nanomagnétisme 107: Plasmas Chauds 102: Surfaces et Spectroscopies 103: Composés intermétalliques et matériaux hybrides 104: nanomatériaux 105: Micro et nanosystèmes 106: Physique Statistique Chimie et Physique des Solides et des Surfaces 202: Elaboration et Fonctionnalité de Couches Minces 201: ESPRITS Expériences et Simulation des plasmas réactifs. Interaction plasma-surface et traitement des surface 203: Métallurgie et surface 204: Matériaux et propriétés thermodynamiques 205: Matériaux Carbonés 206: Surface et Interface: réactivité chimique des matériaux 207: Matériaux pour le génie civil 208: Chimie et électrochimie pour l’élaboration et la valorisation de matériaux minéraux Science et Ingénierie des Matériaux et Métallurgie 301: Procédés d’élaboration 302: Solidification 303: Microstructures et contraintes 304: Physique et plasticité 305: Mécanique des matériaux
  • 10. Projet STEFI Thématiques: Turbulence , transport, ondes
  • 11. Caractérisation de la turbulence Pour la caractérisation de la turbulence sur les tokamaks Tore-Supra et Castor … (visualisation par caméras rapides) Mirabelle (LPMIA): études expérimentales sur le réacteur Mirabelle
  • 12. Modélisation de la turbulence et du transport Théorie et Modélisation: Jusqu’à une approche gyrocinétique 5D Dans le cadre d’une approche Interdisciplinaire: IJL et IECN Nancy -Université INRIA -IRMA Strasbourg CEA- IRFM Cadarache Besoins numériques lourds (calculateurs parallèles)
  • 13. Chauffage et génération de courant Propagation et absorption d’ondes Réflectométrie et caractérisation de la turbulence (Forte implication au niveau des diagnostics) Chauffage par onde hybride basse avec fort aspect novateur: Utilisation de techniques Mathématiques innovantes pour traiter des grands volumes de plasma (ITER)
  • 14. Projet STEFI Plasmas de bord, rayonnement et matériaux en interaction
  • 15.
    • Pulvérisation et/ou érosion chimique des parois (carbone et tungstène)
      • Poussières
      • Rétention du deutérium ou tritium
    Collaboration PIIM (Marseille), LIMHP, CEA Cadarache Flux d’ions et de particules neutres important sur les parois Interaction plasma-paroi (~ 10 24 m -2 s -1 ) (~ 10MWm -2 )
  • 16. Projet STEFI Matériaux en conditions extr êmes
  • 17. Matériaux pour ITER Etude CNRS CEA (ENSAM Paris LIM + LMSP, LSG2M)
    • Etudes fondamentales Matériaux sous irradiation
    • Tenue mécanique et dimensionnelle des assemblages soudés
    • Modélisation ab initio des dommages d’irradiation
    • Nouveaux matériaux
    • Assemblages très hétérogènes
    • Distorsions
  • 18.
    • - Champ multidisicplinaire
    • Compétences « Matériaux »
    • équipes IJL 301-302-303
    Soudage hétérogène : exemple Ta-Ti (Thèse CEA A. Malicrot, Co direction D. Daloz) Models for design and reliability of very heterogeneous joints Etude CNRS CEA (ENSAM Paris LIM + LMSP, LSG2M)
  • 19. Conclusion
    • Une grande diversité de recherches, souvent multi-disciplinaires, ouvrant des perspectives et opportunités en physique et technologie
    • Stefi est un projet fédérateur pour promouvoir ces recherches