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Catégorie : Soutenances de thèse et de HDR

Lundi 25 mai 2020 : Soutenance de HDR de Maxime LESUR : Nonlinear features of instabilities, turbulence and transport in hot plasmas

Maxime LESUR, enseignant-chercheur au sein de l'équipe "Physique des plasmas chauds" de l'Institut Jean Lamour, soutient son Habilitation à Diriger des Recherches intitulée :

"Nonlinear features of instabilities, turbulence and transport in hot plasmas"

 

Date :
Lundi 25 mai 2020 à 14h30
Compte tenu de la situation sanitaire, cette soutenance se déroule en visioconférence en présence uniquement des membres du jury.

Composition du jury :

- Mme VERMARE Laure
CR HDR  –  Laboratoire de Physique des Plasmas, École Polytechnique, France

- M. LAUBER Philipp 
Privatdozent HDR  –  Max-Planck-Institut fuer Plasmaphysik, Garching bei München, Germany

- M. VILLARD Laurent 
PR  –  Centre de Recherche en Physique des Plasmas, Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne, Switzerland

- M. GARBET Xavier
Ing. HDR  –  Institut de Recherche en Fusion Magnétique, Commissariat à l’Énergie Atomique de Cadarache, France

- M. WILSON Howard 
PR  –  York Plasma Institute, University of York, Royaume-Uni

- M. GRAVIER Etienne 
PR  –  Institut Jean Lamour, Université de Lorraine, France

 

Résumé :
Les plasmas chauds sont souvent le lieu d’importantes interactions résonantes entre ondes et particules. Dans mes recherches, je me focalise sur un effet cinétique non-linéaire, lié à ces résonances : l’auto-piégeage de particules chargées par leur propre potentiel électrique. Cet auto-piégeage conduit à la formation de structures semblables à des vortex, mais dans l’espace des phases de la fonction de distribution des particules (espace réel + espace des vitesses). En étudiant la dynamique des particules dans l’espace des phases, je propose de clarifier les mécanismes de phénomènes qui semblent contre-intuitifs du point de vue d’un observateur de l’espace réel. Je me concentre sur deux types d’ondes : les ondes acoustiques ioniques dans les plasmas homogènes, et les ondes de dérives dues aux particules piégées dans les tokamaks. Je décrie l’impact des structures de l’espace des phases sur la stabilité et l’évolution non-linéaire des ondes, ainsi que sur les propriétés de la turbulence, le transport de particules, la résistivité anormale, et le chauffage turbulent associés à ces ondes. Je propose également quelques applications expérimentales des structures de l’espace des phases comme diagnostic et moyen de contrôle. Enfin, je décris les grandes lignes d’un projet de recherche sur le plus long terme qui vise à développer une théorie de la turbulence dans un régime dominé par les structures de l’espace des phases.

Abstract :
Resonant interactions between waves and particles often play major roles in high-temperature, or collisionless plasmas. In my research, I focus on a kinetic nonlinear effect, due to these resonances: the self-trapping of charged particles by their own electrostatic potential. This self-trapping leads to a formation of structures resembling vortices, in the phase-space of the particle distribution function (real space + velocity space). Based on the dynamics in phase-space, we clarify the mechanisms of phenomenon that can seem counter-intuitive from the point-of-view of an observer in real-space. For my defense I focus on two types of waves: ion-acoustic waves in homogeneous plasmas, and drift-waves driven by trapped particles in tokamaks. I describe the impact of phase-space structures on stability and the nonlinear evolution of waves, as well as turbulence properties, particle transport, anomalous resistivity, and turbulent heating associated with these waves. I propose several experimental applications of phase-space structures as diagnostic and mean of control. Finally, I describe the outline of a long-term research project, which aims at developing a turbulence theory in a regime dominated by phase-space structures.