Timothée NICOLAS

Chargé de recherche au CNRS

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Instabilités magnétohydrodynamiques, simulation, reconnection magnétique, collisions dans les plasmas

Je suis spécialisé dans la simulation des instabilités magnétohydrodynamiques (MHD) dans les plasmas de fusion. Durant ma thèse, j’ai montré à l’aide de simulations non-linéaires par quels mécanismes l’instabilité en « dents-de-scie » redistribue les particules du cœur du plasma. Ces mécanismes sont qualitativement différents de ceux redistribuant la température, mais aboutissent à un état final semblable, à savoir un aplatissement des profils de cœur. Durant mon postdoc au National Institute for Fusion Science, au Japon, j’ai montré que les effets de dissipation de la chaleur affectent très fortement la manière dont les effets diamagnétiques affectent les instabilités d’interchange dans les stellarators. Ces effets de dissipation sont souvent négligés pour comprendre la rotation des modes observée expérimentalement. J’ai profité de ce postdoc pour me perfectionner dans les méthodes de préconditionnement des équations hyperboliques de la MHD, notamment en apprenant à utiliser des méthodes multigrilles. Depuis mon second postdoctorat au Swiss Plasma Center, EPFL, je travaille sur l’implémentation de collisions particulaires dans les modules Particle-In-Cell (PIC) des codes de simulation plasma. J’ai pour cela développé une méthode originale, à la fois élégante et robuste. Je travaille aussi sur la méthode des collisions binaires et sa délicate application aux codes PIC.

Thèse

"Transport de particules induit par les dents-de-scie dans les plasmas de tokamak", Soutenue le 9 décembre 2013 au CEA Cadarache
Directeur de thèse : Xavier Garbet

Publications (sélection)

T. Nicolas, J.-F. Luciani, H. Lütjens, X. Garbet and J. Graves, A novel approach to ion-ion Langevin self-collisions in particle-in-cell modules applied to hybrid MHDcodes. Plasma Physics and Controlled Fusion 59 (5), 054005 (2017) 

T. Nicolas and K. Ichiguchi. Dissipation and diamagnetic effects on the interchange mode growth rate and rotation in reduced magnetohydrodynamics applied to stellarators, Nuclear Fusion 56, 026008, 2016. 

S. Nishimura, T. Nicolas, X. Du. Effects of trapped energetic ions on the interchange mode. Fusion Engineering and Design 1188–1192 (2016).

K. Toi, S. Ohdachi, R. Ueda, K. Y. Watanabe, T. Nicolas, Y. Suzuki, K. Ogawa, K. Tanaka, Y. Takemura & LHD Experiment Group. Magnetohydrodynamic stability at the edge region in H-mode plasmas with long edge-localized-mode-free phases in the large helical device. Plasma Physics and Controlled Fusion, 58 (9), 094002 (2016).

J.-H. Ahn, X. Garbet, H. Lütjens, A. Marx, T. Nicolas, R. Sabot, J.-F. Luciani, R. Guirlet, O. Février, P. Maget. Non-linear dynamics of compound sawteeth in tokamaks. Physics of Plasmas (1994-present), 23(5), 052509 (2016). 

T. Nicolas, K. Ichiguchi, M. Sato, Y. Todo, Y. Suzuki, A. Ishizawa, S. Sakakibara, Three- Dimensional Numerical Analysis of Ion Diamagnetic E ects on Interchange Mode in Heliotron Plasmas. Plasma and Fusion Research, 10, 3403018, (2015)

K Ichiguchi, Y Suzuki, M Sato, Y Todo, T Nicolas, S Sakakibara, S Ohdachi, Y Narushima and BA Carreras. Three-dimensional MHD analysis of heliotron plasma with RMP. Nucl. Fusion, 55, 7 (2015).

J.P. Graves, M. Lennholm, I.T. Chapman, E. Lerche, M. Reich, B. Alper, V. Bobkov, R. Dumont, J.M. Faustin, P. Jacquet, F. Jaulmes, T. Johnson, D.L. Keeling, L. Yueqiang, T. Nicolas, et al. Sawtooth control in JET with ITER relevant low field side resonance ion cyclotron resonance heating and ITER-like wall. Plasma Physics and Controlled Fusion, 57, 1, page 014033 (2015).

T. Nicolas, H. Lütjens, J.-F. Luciani, X. Garbet, R. Sabot, Impurity behaviour during sawtooth activity in tokamak plasmas, Physics of plasmas, 21 (1), 012507 (2014).

T. Nicolas, R. Sabot, X. Garbet, H. Lütjens, J.-F. Luciani, A. Sirinelli, J. Decker, A. Merle and JET-EFDA Contributors, Particle ow during sawtooth reconnection: numerical simulations of experimental observations, Plasma Fusion Res. 8, 2402131 (2013)

T. Nicolas, R. Sabot, X. Garbet, H. Lütjens, J.-F. Luciani, Z. Guimaraes-Filho J. Decker, and A. Merle, Non-linear magnetohydrodynamic simulations of density evolution in Tore Supra sawtoothing plasmas, Physics of Plasmas, 19 (11), 112305 (2012)