Physique des plasmas

Nos chercheurs développent des  méthodes numériques pour des problèmes issus de la physique des plasmas.

Le plasma est l’un des quatre principaux états de la matière, avec les états solide, liquide et gazeux. C’est un état désordonné, constitué de charges électriques libres dans un champ de force. La matière devient un plasma quand elle est chauffée à très haute température (environ 2 000 degrés Celsius) ou soumise à un champ électromagnétique intense (à l’aide d’un laser ou d’un générateur de micro-ondes, notamment).

Les principales applications industrielles de la physique des plasmas se retrouvent dans la fusion nucléaire ou dans la propulsion spatiale pour les satellites.

Plasmas pour la fusion nucléaire

  • Modélisation de champ électromagnétique par les équations de Maxwell et étude de l’évolution d’un champ électromagnétique dans l’espace, dans le temps, et en température
  • Développement d’une librairie modulaire (Selalib) pour la simulation cinétique et gyrocinétique des plasmas dans un tokamak (chambre torique de confinement magnétique destinée à l’étude de la possibilité de la production d’énergie par fusion nucléaire), par des méthodes semi-lagrangiennes ou particulaire (particule-in-cell)
  • Contrôle de la stabilité du plasma proche de la paroi du tokamak par des aimants de contrôle, le cœur émettant des bouffées de plasma très chauds s’il n’est pas stable
  • Modélisation du chauffage du plasma dans des milieux très anisotropes (technologie similaire au micro-onde avec de grosses antennes émettrices)
  • Étude de la turbulence dans les plasmas de fusion par confinement magnétique. Construction d’outils de diagnostics des fluctuations du plasma : échelles et dynamique des structures, formation et couplage avec les écoulements, processus de régulation
  • Plasmas chauds impulsionnels : étude fondamentale des plasmas magnétisés pulsés

Plasmas pour la propulsion spatiale

  • Étude des plasmas froids pour des applications en aérospatiale (propulsion électrique : propulsion à grille ou à effet Hall) et en nanotechnologie (traitement de surface pour la fabrication de circuits intégrés)
  • Simulations fluides et atomistiques
  • Développement de modèles analytiques et de lois d’échelle