Pierre GUILLON a soutenu avec succès sa thèse de doctorat sur la modélisation du transport dans les tokamaks au moyen de modèles réduits de turbulence

Félicitations à Pierre Guillon qui a sa thèse avec succès sa thèse intitulée "Modélisation du Transport dans les Tokamaks au moyen de Modèles Réduits de Turbulence"

• Résumé
  • Cette thèse vise à développer des modèles réduits pour le transport turbulent dans les plasmas de tokamaks, en partant du modèle non-trivial le plus simple qui décrive la turbulence générée par une instabilité dans les plasmas de tokamak : le modèle d’Hasegawa-Wakatani (HW). En dépit de sa simplicité, ce modèle fluide bi-dimensionnel partage, avec des systèmes plus réalistes, des phénomènes complexes, comme la formation d’écoulements zonaux (ZF) en tant qu’exemple d’auto-organisation, et une transition entre un état turbulent et un état dominé par les ZF, lorsque l’on varie les paramètres linéaires du modèle. La transition est d’abord explorée en détail, du point de vue d’une transition de phase entre un état “chaud” désordonné, et un état plus “froid”, organisé. 
  • En définissant les paramètres d’ordre et de contrôle, respectivement la fraction d’énergie zonale et le rapport des paramètres linéaires, une transition abrupte est observée, avec une boucle d’hystérésis. L’hystérésis est interprétée comme une conséquence de l’effet stabilisant des ZF sur le système, ces derniers nécessitant une énergie analogue à une chaleur latente pour être détruits. La transition est ensuite reproduite dans un système réduit à quelques modes de Fourier. Une compréhension théorique de la transition est alors possible pour ce modèle réduit. 
  • Le système d’HW dirigé par le flux de particules est ensuite considéré, pour lequel le profil moyen de densité évolue en réponse au flux turbulent, et à des sources externes. Pour réaliser des simulations numériques pseudo-spectrales d’un tel système, avec des conditions aux bords non périodiques, nous développons le code P-FLARE, basé sur des méthodes de pénalisation. En introduisant une source de particule proche du seuil de la transition observée précédemment, l’on observe des comportements rappelant les piles de sable en criticité auto-organisée, ainsi qu’une rigidité des profils. Ce dernier point est interprété comme étant dû à l’hystérésis de la fraction d’énergie zonale. 
  • Enfin, nous introduisons des modèles tronqués poloïdalement (PTM), obtenus par une troncation importante des modes de Fourier dans la direction poloïdale, tout en conservant la résolution complète du système dans la direction radiale. L’on observe alors qu’au moins 4 modes poloïdaux, répartis autour du mode le plus instable, sont nécessaires pour reproduire les résultats observés dans les simulations résolues, autant dans le système à gradient fixé que dans le système dirigé par le flux.
• Date & Lieu de soutenance
  • Le 10/06/2026 à 14h00
  • Salle 24-34-509, Campus Pierre & Marie Curie, Sorbonne Université
• Composition du Jury
  • Pascale Hennequin, Directrice de Recherche, CNRS (LPP) : présidente
  • Xavier Garbet, Professeur, Université de technologie de Nanyang et CEA (IRFM) : rapporteur
  • Etienne Gravier, Professeur, Université de Lorraine (Institut Jean Lamour) : rapporteur
  • Alberto Bottino, Directeur de Recherche, Max-Planck Institut (IPP Garching) : examinateur
  • Matteo Faganello, Maître de Conférences, Aix-Marseille Université (PIIM) : examinateur
  • Fulvio Militello, Directeur de Recherche, UKAEA (CCFE) : examinateur
  • Özgür Gürcan Chargé de Recherche, CNRS (LPP) : directeur de thèse
  • Nicolas Fedorczak Chargé de Recherche, CEA (IRFM) : co-encadrant de thèse.