Doctorant contractuel (H/F) en physique des plasmas

Sujet de thèse :
Transport de plasma dans les structures magnétiques reconnectées.
Le transport dans les plasmas magnétisés est un problème de longue date tant pour la recherche sur la fusion que pour l'astrophysique : le transport de chaleur et de particules est considérablement réduit dans la direction perpendiculaire au champ magnétique, par rapport au transport le long (ou sans) du champ magnétique. Cela fait de la topologie des lignes de champ magnétique l'élément principal du confinement.
Cependant, de nombreux phénomènes rendent ce confinement imparfait en permettant un certain transport à travers les lignes de champ magnétique imposées. Les fluctuations du champ électrique dues à des turbulences à petite échelle en font partie. Un autre phénomène est la reconnexion magnétique (un réarrangement spontané des lignes de champ magnétique) ; cela se traduit par des structures de lignes de champ plus complexes, telles que des îlots magnétiques et des régions chaotiques.
Alors que les cas simples de reconnexion magnétique, tels que les grands îlots dus à l'instabilité de déchirement, font l'objet de discussions depuis des décennies, la plupart des situations réalistes impliquent un mélange complexe de phénomènes interactifs à différentes échelles. Ce sujet suscite actuellement un intérêt considérable et fait l'objet d'un consortium de recherche européen dirigé par le laboratoire PIIM. Cela s'explique en partie par les résultats récents qui ont permis d'apporter un nouvel éclairage sur cette question.
Premièrement, les turbulences à petite échelle peuvent créer des îlots longs de manière non linéaire ; ce processus a été démontré dans de nombreux modèles et situations physiques différents, au point qu'il peut être considéré comme quasi omniprésent, même si une démonstration expérimentale claire fait encore défaut.
Deuxièmement, les régions chaotiques ne sont pas uniformes. À certains endroits, les lignes de champ magnétique, bien que chaotiques, ne s'écartent que très lentement les unes des autres (une situation appelée « adhérence »). De plus, certaines surfaces appelées structures cohérentes lagrangiennes (LCS) ne peuvent être traversées par les lignes de champ et peuvent former des barrières de transport. Des travaux récents ont montré que ces LCS sont résistantes à la présence de turbulences à petite échelle.
Le doctorant (H/F) étudiera tout d'abord le transport de fluide dans les simulations MHD et évaluera sa relation avec la topologie locale des lignes de champ. Pour ce travail, le code AMON sera utilisé et développé avec l'aide de l'expert HPC du laboratoire si nécessaire. Ce travail numérique et théorique sera réalisé en interaction avec l'activité expérimentale sur les tokamaks encouragée par le projet européen en cours sur la reconnexion magnétique. Les résultats intéressants pourraient éventuellement être utilisés pour le développement d'un modèle simplifié pour l'analyse de routine
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