L'un des principaux défis auxquels est confrontée la modélisation du plasma de fusion est la nature non linéaire de la réponse du plasma. Des facteurs tels que les gradients de température et de densité, les flux et les gradients de vitesse ont tous un impact croisé sur le transport de la chaleur, des particules et de la quantité de mouvement. La modélisation d'un tel système nécessite une hiérarchie d'approches, depuis le cadre dit '1ers principes' de la théorie gyrocinétique forcée par un flux jusqu’à des modèles plus simples, basés sur une approche quasi-linéaire. Ces dernières méthodes sont numériquement efficaces et particulièrement utiles pour interpréter les données expérimentales et explorer des scénarios expérimentaux. Toutefois, cette approche se heurte à deux difficultés majeures. Premièrement, la modélisation de la région périphérique du bord du plasma, à la transition entre les lignes de champ ouvertes et fermées, est difficile en raison de la confluence de physiques sous-jacentes très différentes. Deuxièmement, la modélisation du régime « proche du seuil marginal » est également délicate car elle implique un état d'équilibre dynamique où le comportement du système est autorégulé par des modes lents à grande échelle. Le calcul de cet état est ardu et requiert de s'éloigner de l'hypothèse typique de séparation des échelles de temps entre la turbulence et le transport, ce que permet une approche gyrocinétique forcée par un flux. Des travaux récents, notamment de notre équipe, suggèrent que les modèles de transport quasi linéaires actuels peuvent présenter des lacunes importantes à la fois dans la région périphérique et dans ce régime proche du seuil marginal, pertinent pour les machines du futur. Nous sommes maintenant en mesure d'aborder ces deux questions. Nous avons en effet accès à des outils développés au sein de notre collaboration, au meilleur niveau de la recherche dans ces deux thématiques.
Un des objectifs de la thèse vise à comparer finement les prédictions de transport au bord du plasma ainsi que dans des régimes proches du seuil marginal données par le code gyrocinétique GYSELA, forcé par un flux, avec celles du cadre intégré utilisant le modèle quasi-linéaire réduit QuaLiKiz. En parallèle à la recherche de désaccords entre ces deux approches –par le biais de simulations HPC (high performance computing)– dans des régimes que l'on soupçonne potentiellement problématiques, l'étudiant.e développera également des modèles réduits non-linéaires susceptibles de pallier les insuffisances observées de l'approche quasi-linéaire.