Numerics and computation in gyrokinetic simulations of electromagnetic turbulence with global particle-in-cell codes

Electromagnetic turbulence is addressed in tokamak and stellarator plasmas with the global gyrokinetic particle-in-cell codes ORB5 (E Lanti et al, Comp. Phys. Comm., 251, 107072 (2020)) and EUTERPE (V Kornilov et al, Phys. Plasmas, 11, 3196 (2004)). The large-aspect-ratio tokamak, down-scaled ITER, and Wendelstein 7-X geometries are considered. The main goal is to increase the plasma beta, the machine size, the ion-to-electron mass ratio, as well as to include realistic-geometry features in such simulations. The associated numerical requirements and the computational cost for the cases on computer systems with massive GPU deployments are investigated. These are necessary steps to enable electromagnetic turbulence simulations in future reactor plasmas.

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Laurent Villard, Emmanuel Lanti, Alberto Bottino
2021
Article

Résumé

Source officielle

https://infoscience.epfl.ch/record/287300?ln=fr

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État plasma

thumb|upright|Le soleil est une boule de plasma. thumb|Lampe à plasma.|168x168px thumb|upright|Les flammes de haute température sont des plasmas. L'état plasma est un état de la matière, tout comme l'état solide, l'état liquide ou l'état gazeux, bien qu'il n'y ait pas de transition brusque pour passer d'un de ces états au plasma ou réciproquement. Il est visible sur Terre, à l'état naturel, le plus souvent à des températures élevées favorables aux ionisations, signifiant l’arrachement d'électrons aux atomes.

Gyrokinetics

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thumb|Vue intérieure du tore du Tokamak à configuration variable (TCV), dont les parois sont recouvertes de tuiles de graphite. Un tokamak est un dispositif de confinement magnétique expérimental explorant la physique des plasmas et les possibilités de produire de l'énergie par fusion nucléaire. Il existe deux types de tokamaks aux caractéristiques sensiblement différentes, les tokamaks traditionnels toriques (objet de cet article) et les tokamaks sphériques.

Plasma Physics and Applications [retired]

The first MOOC to teach the basics of plasma physics and its main applications: fusion energy, astrophysical and space plasmas, societal and industrial applications

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Plasma Physics: Introduction

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