"J'ai toujours été fasciné par les sujets compliqués"

Baptiste Frei, vous avez reçu avec trois autres chercheurs le prix de recherche de doctorat 2024 de la division de physique des plasmas de l'EPS. Quelle a été votre réaction en apprenant la nouvelle ?
J'étais à la fois surpris et honoré. Ce prix me motive à poursuivre mes recherches dans le domaine de la fusion.

Pouvez-vous expliquer le sujet de votre thèse?
Ma thèse de doctorat aborde une question cruciale dans la communauté de la fusion : développer un cadre analytique et numérique efficace pour modéliser avec précision la turbulence plasma dans la région la plus externe du plasma dans les dispositifs de fusion magnétique. Malgré les progrès récents dans la recherche sur la fusion (par exemple, dans les simulations de turbulence en périphérie du plasma par le groupe de théorie dirigé par le Prof. P. Ricci au SPC), des améliorations significatives des modèles physiques et des outils numériques sont encore nécessaires pour combler le fossé entre les capacités de modélisation actuelles et la réalisation de prédictions fiables de la turbulence en périphérie pour les futurs grands dispositifs, tels que l'ITER. Dans ma thèse de doctorat, j'ai développé un modèle capable de décrire la turbulence plasma dans la région périphérique en utilisant une approche multi-fidélité, permettant d'ajuster la précision du modèle plasma en fonction des conditions du plasma.

Le rôle de la turbulence dans la région périphérique est beaucoup moins compris

On dit que la périphérie du plasma est une région cruciale mais peu comprise. Pourquoi ?
Pour optimiser le gain de fusion dans les futures centrales, il est essentiel de maximiser la pression en périphérie tout en maintenant un bon confinement d'énergie, d'assurer une dissipation de chaleur durable depuis le cœur et de gérer efficacement le transport turbulent dans la région périphérique. Cela rend la région périphérique critique pour la conception et la prédiction des performances des futurs réacteurs. Cependant, contrairement à la région centrale, qui a été largement étudiée pendant de nombreuses décennies avec des outils numériques et analytiques avancés, le rôle de la turbulence dans la région périphérique est beaucoup moins compris. Cela est dû aux propriétés uniques de la région périphérique, telles que sa géométrie magnétique complexe et ses grands gradients de température, qui remettent en question la validité des outils de modélisation existants.

Quelle contribution concrète votre travail apporte-t-il à la recherche vers le premier réacteur de fusion ?
La principale contribution de mon travail est l'établissement d'un nouveau cadre analytique et numérique valable dans toute la région périphérique, répondant à une limitation des modèles précédents. Ce cadre peut prédire efficacement le transport turbulent dans la région périphérique, nous permettant d'évaluer les performances globales des futurs réacteurs de fusion à un coût computationnel raisonnable. Cette avancée approfondira notre compréhension de la dynamique du plasma dans la région périphérique et renforcera notre confiance dans le développement du premier réacteur de fusion

La capacité d'enseignement du Prof. Paolo Ricci à partager sa passion pour la recherche sur la fusion m'a rapidement convaincu de poursuivre un mémoire de master puis un doctorat dans son groupe

Quels sont, selon vous, les plus grands défis à relever dans cette direction ?
Il reste encore de nombreuses questions ouvertes à aborder pour la mise en œuvre du modèle proposé dans ma thèse de doctorat. Je crois que l'un des aspects cruciaux est la validation de ce nouveau modèle par rapport aux expériences existantes, en particulier dans des conditions réalistes pertinentes pour les réacteurs. Cependant, étant donné l'importance de la simulation de la turbulence dans la région périphérique, je suis convaincu que ces défis seront surmontés avec succès dans un avenir proche.

Le Prof. Paolo Ricci a supervisé votre thèse. Que vous a-t-il apporté ?
Avant de commencer ma thèse de doctorat au SPC, j'avais le Prof. Paolo Ricci comme enseignant pour un cours de master sur le plasma à l'EPFL. J'ai été rapidement intrigué par la complexité du comportement du plasma et sa description mathématique. La capacité d'enseignement du Prof. Paolo Ricci à partager sa passion pour la recherche sur la fusion m'a rapidement convaincu de poursuivre un mémoire de master puis un doctorat dans son groupe. Plus important encore, je crois que son expérience en tant que scientifique et sa disponibilité pour les doctorants de son groupe ont été cruciales et m'ont apporté un grand soutien.

Paolo Ricci dit de vous que vous êtes un travailleur acharné, que vous allez jusqu'au bout des choses avec une soif immense de connaissances. D'où viennent cette passion et cette détermination ?
J'ai toujours été fasciné par des sujets compliqués comme la physique des plasmas et intéressé par les défis technologiques et sociaux, tels que l'énergie de fusion. Par conséquent, je pense que cette combinaison unique d'intérêts pour la physique des plasmas m'a motivé à donner le meilleur de moi-même dans ma recherche.

Le SPC est l'un des centres de recherche sur la fusion les plus importants au monde, mais il est également connu pour son atmosphère unique et internationale

Vous avez fait presque toutes vos études à l'EPFL puis au Swiss Plasma Center, du bachelor au doctorat. Qu'est-ce que cet environnement vous a apporté ?
Le campus de l'EPFL est un lieu unique où les étudiants peuvent profiter du lac et des montagnes tout en étant proches de certains des groupes de recherche les plus influents au monde, tels que le SPC. Cet environnement a fourni un équilibre parfait pendant mes études à l'EPFL, que j'apprécie profondément. J'ai toujours aimé revenir à Lausanne pour rendre visite à ma famille et à mes amis.

Pouvez-vous partager avec nous l'un de vos meilleurs souvenirs au Swiss Plasma Center?
Le SPC est l'un des centres de recherche sur la fusion les plus importants au monde, mais il est également connu pour son atmosphère unique et internationale parmi les doctorants, les postdoctorants et les scientifiques permanents. Par exemple, un de mes meilleurs souvenirs au SPC est la soirée fondue, où les doctorants suisses organisent chaque année une fondue au fromage pour les autres doctorants et postdoctorants.