Laser-induced mobilization of dust produced during fusion reactors operation

Lors du fonctionnement d’une machine de fusion, les interactions plasma-parois conduisent à des processus d’érosion des matériaux et à la production de particules. Ces poussières sont principalement composées de carbone et de tungstène. Pour des raisons de sureté et afin de garantir un fonctionnement optimum du réacteur, il est important de garder en quantité raisonnable les poussières dont la taille varie entre 10 nm et 100 µm. La mise en suspension de ces poussières est une étape préliminaire à leur récupération, et le laser est une technique prometteuse pour cette application. Afin d’optimiser le nettoyage, les mécanismes physiques à l’origine de l’éjection induite par laser de ces poussières ont été identifiés. Les agrégats sont directement ablatés par le laser et les gouttelettes métalliques sont éjectées intactes par une force électrostatique induite par les photoélectrons. Nous avons également caractérisé l’éjection des particules pour choisir un système de récupération adapté.During tokamak operation, plasma-wall interactions lead to material erosion processand dusts production. These dusts are mainly composed by carbon and tungsten, with sizesranging from 10 nm to 100 µm. For safety reasons and to guarantee an optimum reactorfunctioning, the dusts have to be kept in reasonable quantity. The dusts mobilization is a firststep to collect them, and the laser is a promising technique for this application. To optimizethe cleaning, physical mechanisms responsible for dust ejection induced by laser have beenidentified. Some particles, such as aggregates, are directly ablated by the laser. The metaldroplets are ejected intact by an electrostatic force, induced by the photoelectrons. We alsocharacterized the particles ejection to choose an appropriate collection device

Metallic droplets removal induced by pulsed laser: For tokamak application

During tokamak operation, plasma-wall interactions lead to material erosion process and dusts production. For safety reasons the dusts have to be kept in reasonable quantity. The dusts mobilization is a first step to collect them, and the laser is a promising technique for this application. This paper is focused on metallic and metallic oxide pollutants. To optimize the cleaning, physical mechanisms responsible for dust ejection induced by laser have been identified. These removal mechanisms can be very different as a function of the shape and the nature of the particles

Orientation par un champ magnétique d'un cristal liquide nématique et de nano-bâtonnets de goethite: vers l'obtention d'un cristal liquide ferronématique

Si l'idée de disperser des charges inorganiques dans un cristal liquide thermotrope remonte aux années 70,[1] sa réalisation reste d'actualité: le dopage de cristaux liquides organiques par des charges inorganiques permettrait en effet d'améliorer leurs caractéristiques tant diélectriques[2] que magnétiques.[3] En mesurant la biréfringence magnéto-induite, nous observons la « transition de Fredericksz » du cristal liquide 5CB (4-cyano-4'-pentylbiphenyl) soumis d'un côté à un ancrage homéotrope à la surface et de l'autre en volume à l'orientation magnétique planaire.[4] Cette mesure de biréfringence a servi aussi à B. Lemaire à Orsay pour mettre en évidence la transition du paramètre d'ordre S2 de suspensions inorganiques de goethite alpha-FeOOH en phase isotrope entre une valeur non nulle positive à bas champ H et négative à champ fort, interprétée comme la compétition entre l'énergie d'un moment permanent résiduel de surface parallèle aux bâtonnets et celle du moment induit perpendiculaire.[5] En modifiant les conditions de synthèse, nous obtenons des échantillons de longueurs variables de 500 à 15 nm, et nous montrons que la croissance des bâtonnets suit un mécanisme dit « agrégation orientée » des germes de ferrihydrite.[6] Le dopage par des ions paramagnétiques (Co2+, Ni2+) permet d'agir sur les valeurs des moments permanent et induit tels que mesurés par les différentes techniques (magnétométrie, biréfringence, diffusion anisotrope des neutrons) pour une série d'échantillons. Nous discuterons du dopage d'un cristal liquide par ces nanoparticules allongées afin d'abaisser le champ seuil de Fredericksz. Références 1. F. Brochard & P-G. De Gennes, J. Phys. (France) 31 691-708 (1970) 2. Y. Reznikov & A. Buchnev, Molec. Cryst. & Liq Cryst. 453:227-237 (2006) 3. C. Da Cruz, O. Sandre, V. Cabuil, J. Phys. Chem. B 109(30), 14292 (2005) 4. M. Konerackf, V. Kellnerova, P. Kopcansky, T. Kuczynski, JMag.Mag.Mat.140-144, 1455 (1995) 5. B.J. Lemaire, P. Davidson, J. Ferré, J.P. Jamet, D. Petermann, P. Panine, I. Dozov, and J.-P. Jolivet Eur. Phys. J. E 13, 291–308 (2004) 6. A. Abou-Hassan, O. Sandre, S. Neveu, V. Cabuil, Angew. Ch. 48 1-5 (2009

Modélisation 3D des perturbations géomagnétiques induites. Validation du modèle éléments finis

Three dimensional electromagnetic induction, due to time variations of geomagnetic field, is a part of low frequency electromagnetic environment of coastal areas. In this paper, a 3D nodal finite element modelling using complex scalar and vector potentials is presented. This model, implemented in Flux Expert software, is first checked against other numerical methods for various simple geometries to determine its accuracy.L'environnement magnétique très basse fréquence des zones côtières résulte d'influences multiples. Entre autres, les phénomènes d'induction électromagnétique, fortement tridimensionnels, sont provoqués par les variations temporelles du champ magnétique terrestre. Nous proposons une méthode de résolution avec des éléments finis nodaux en formulation quadrivecteur complexe pour des géométries tridimensionnelles, en utilisant le logiciel générateur Flux Expert. La première étape de validation de notre modèle est effectuée par comparaison avec d'autres méthodes pour des géométries simples de référence

Marc-Antoine Bourdon à Du Maine, ci-devant chef de la deuxième division de la marine

Mécénat texte imprimé : Ouvrage numérisé grâce à un don d'Henri Duval de Fravill

Tokamak-like dust removal induced by laser irradiation

19th International Conference on Plasma-Surface Interactions in Controlled Fusion Devices (PSI), Univ Calif, Gen Atom, San Diego, CA, MAY 24-28, 2010International audienceDue to safety constraints, the in situ removal of metallic and carbon micro particles or dust is a critical issue in the framework of the ITER project. Laser processing is a promising technique to lift particles from the walls which is a first step toward an efficient dust collection system, and the present study examines the laser-induced removal of carbon aggregates, tungsten droplets and tungsten nanoparticles. The particle removal efficiencies have been measured for a wide range of laser irradiation conditions. The results show that carbon removal is very efficient and independent of the laser source characteristics, but the ejection of tungsten only occurs for short wavelength (UV) or ultra-short pulse duration (ps, fs). From SEM analysis of the different substrates and particles before and after irradiation, it can be concluded that carbon aggregates are ablated via thermal processes, whereas intact tungsten droplets are ejected without ablation. (C) 2010 Elsevier B.V. All rights reserved

Laser dust removal: mechanisms and applications

The presence of particles on surfaces can be a strong problem in terms of pollution (optics), defect (microelectronics) or security (nuclear). In this context, the removal of highly adhering particles from surfaces (silicon or other materials) remains a challenge. Many studies have been performed in the field of microelectronics to evaluate the potentiality of various cleaning techniques. Among them, dry laser cleaning appeared as a very powerful process to eject small particles from surfaces. The purpose of this work is to apply this technique in the frame of the ITER project to remove C, W and Be particles from the reactor walls. The aim of this presentation is to describe the laser-induced particle removal technique based on fast energy transfer between the incident beam and matter. The ejection mechanisms have been experimentally studied for different conditions of laser or material. They are related to photochemical, mechanical or thermal effects. The relative importance of these processes will be discussed as a function of the dust material and structure and of the laser irradiation characteristics. Preliminary experiments related to the ITER project will be also described. The first step was to create W and C particles representatives to those formed in a Tokamak. For this purpose, we collected on a W substrate the aggregates formed during laser ablation of CFC or W targets. The shapes of such particles are very similar to those observed in the fusion reactors. A brief theoretical description of the processes leading to the formation of these aggregates in the laser-produced plasmas will be given. Then, the removal efficiency of such particles will be discussed as a function of the irradiation characteristics (laser fluence and wavelength). The velocity of the ejected particles will be also determined