Kinetic study of Raman instability in inhomogeneous plasma through semi-lagrangian Vlasov numerical simulations
Etude cinétique de l'instabilité Raman en plasma inhomogène par simulation numérique Vlasov semi-lagrangienne
Résumé
In the field of ICF, this thesis is about the numerical simulation of Raman instability through optical mixing. We used a semi-lagrangian Vlasov-Maxwell code allowing a fine description in phase space of the effects this type of plasma exhibits (likely to occur in future machines LMJ and NIF). We showed, both in homogeneous and inhomogeneous profiles, the effect of the convectively amplified probe wave, inducing weak turbulence in the plasma. It is associated with a nonlinear shift in frequency and wavevector of scattered modes, due to kinetic effects. This is preparing the plasma. Moreover, both forward Raman or Brillouin scatterings were taken into account. Therefore, we have been able to detect in various conditions low frequency (below the plasma frequency) electronic modes (KEEN) appearing through parametric coupling with other waves already in the plasma.
Dans le cadre de la fusion inertielle, cette thèse porte sur la simulation numérique de la diffusion Raman par mélange optique. Nous avons utilisé un code Vlasov-Maxwell semi-lagrangien permettant une description très fine des effets mis en jeu dans ce type de plasma (caractéristiques des futures machines LMJ et NIF). Nous avons mis en évidence, en profil homogène et inhomogène, l'effet de l'amplification convective de l'onde sonde, qui induit une situation de turbulence faible. Elle est associée à des décalages en pulsation et vecteur d'onde des modes diffusés, suite aux effets cinétiques. Ceci constitue une phase préparatoire du plasma. Par ailleurs, tant la diffusion Raman avant pour des plasmas longs ou la diffusion Brillouin due aux ions ont été prises en compte. Nous pouvons ainsi, dans diverses conditions, mettre en évidence des modes KEEN à basse fréquence (inférieure à la pulsation plasma) apparaissant par couplage paramétrique avec des ondes déjà présentes dans le plasma.