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Le confinement du plasma

La science

Dans un tokamak, le confinement du plasma est obtenu par la superposition de champs magnétiques qui agissent comme des rails invisibles guidant les particules. Ici, le tokamak sphérique MAST (Culham Centre for Fusion Energy, UK) qui a à son actif plus de 30 000 expériences de création de plasma. Photo : CCFE (Click to view larger version...)
Dans un tokamak, le confinement du plasma est obtenu par la superposition de champs magnétiques qui agissent comme des rails invisibles guidant les particules. Ici, le tokamak sphérique MAST (Culham Centre for Fusion Energy, UK) qui a à son actif plus de 30 000 expériences de création de plasma. Photo : CCFE
Les physiciens étudient les propriétés des plasmas dans les tokamaks depuis les années soixante. La chambre en forme de « tore », ou d'anneau, des tokamaks constitua à l'époque une véritable percée dans la physique des plasmas. Cette configuration en effet, permettait d'obtenir des niveaux de température et des temps de confinement du plasma jamais atteints auparavant.

La chambre du tokamak ITER sera deux fois plus grande que celle de la plus puissante des machines aujourd'hui en fonctionnement et le plasma qu'elle contiendra (840 mètres cubes) près de dix fois plus volumineux. Spontanément, le plasma occuperait la totalité du volume de la chambre (1,400 m³) mais aucun matériau ne pourrait supporter le contact avec une matière portée à température aussi extrême. En exploitant certaines propriétés physiques des plasmas, les scientifiques sont parvenus à les « confiner » pour les maintenir à distance des parois.

Les plasmas sont constitués de particules chargées (des noyaux positifs et des électrons négatifs). Un plasma peut donc être confiné, et modelé, par des forces magnétiques. Comme le fait la limaille de fer en présence d'un aimant, les particules contenues dans le plasma suivent les lignes du champ magnétique. Celui-ci forme alors une enceinte immatérielle, qui, à la différence d'un récipient solide, est insensible à la chaleur.

ITER combinera délicatement différents champs magnétiques afin de conférer au plasma la forme d'un anneau, et d'isoler celui-ci des parois relativement froides de la chambre. Ainsi, le plasma conservera son énergie le plus longtemps possible. En confinant le plasma, la chambre à vide constitue la première barrière de sûreté de l'installation.