Introduction et concepts de base

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1 Introduction et concepts de base
FUSION Introduction et concepts de base

2 Réactions Section efficace élevée 50% 50% Section efficace faible

3 Réaction D – T E = MC2

4 Réaction > Section efficace

5 Plasma La matière est ionisée:
électrons (-) et protons (+) Le taux d’ionisation relié à la température: Une température élevée implique absence de neutres Les particules ont des “fonction de distribution ” Les particules chargées tournent autour des lignes de champ magnétique

6 Plasma > Fonction de distribution
Le taux de réaction R est la convolution entre la fonction de distribution f et s la section efficace F est f exprimé en fonction de l’énergie, s aussi Physique des plasmas chapitre 3

7 Plasma > Taux de réaction
m /sec 3 T en KeV

8 Plasma > Paramètres
L’équation de continuité (conservation de particules) Densité n Température T Potentiel F Vitesse u,v Conservation de la quantité de mouvement Conservation de l’énergie

9 Plasma > Trajectoires
Fréquence cyclotronique Rayon de Larmor Chap 2 Physique des plasmas

10 Plasma > Dérives > E x B
Trajectoire des charges dans un champ magnétique et électrique constant. v > E/B en haut, v = E/B au milieu, v < E/B en bas

11 Plasma > Dérives > Courbure
Physique des plasmas chapitre 2

12 Plasma > Dérives >
B = ( 0,0,B(y)) Physique des plasmas chapitre 2

13 Confinement > Inertiel > LASER
Cibles de quelques mg de DT Impulsion LASER ~MJ NIF Nd:Verre , 500 TW, 1.8 MJ, 0.35 micron (4 MJ, 1.06 micron triplé) 192 faisceaux Compression à 200g/cm3 Cross-sectional view of the KOYO-F fast ignition reactor (Norimatsu et al. US-Japan workshop on Power Plant Studies and related Advanced Technologies) Article de revue par S Atzeni, Plasma Phys. Control. Fusion 51 (2009)

14 Confinement > Magnétique > MAST
Courant 1,2 Ma Température < 23,000,000°C Durée < 1 second Volume 8m³ Densité 1020 m-3 Diamètre ~ 3m Coûts réduits Meilleure stabilité (b plus élevé)

15 Confinement > Magnétique > Stelerator
Pas de courant dans le plasma Hélicité fournie par les bobines (couleur cuivre ) 18 des 36 bobines toroidales sont montrées H-1 heliac

16 Confinement > Magnétique > Tokamak
Bobines toroidales Circuit primaire Le tokamak fonctionne comme un transformateur. Une rampe de courant dans le circuit primaire génère un courant constant (plasma) dans le secondaire Courant plasma Circuit secondaire Champ toroidal Champ hélicoïdal Champ poloidal

17 Confinement > Magnétique > Tokamak > Pompage
Phase 1 Pompage en volume Phase 2 Pompage limité par la désorption H. F. Dylla, CERN Accelerator School May 2006 0.5 < a < 1.5 Désorption physique, chimique, diffusion

18 Confinement > Magnétique > Tokamak > AGR
+(Vdc + Vrf cos t) - (Vdc + Vrf cos t) x y Analyseur quadripolaire Une combinaison de tension DC et AC est appliquée sur 4 tiges Seulement les ions résonnants (q/m approprié) atteindrons le détecteur HAL IV RC RGA 201 #10940 mass : amu 1e-06 2e-06 3e-06 4e-06 5e-06 6e-06 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Faraday : torr Cycle number 1

19 Confinement > Magnétique > Tokamak > AGR
Decane (C10H22) et Butane (C4H10) sont similaires Name Formula Peak 1 m/e % Peak 2 Peak 3 rel sens Acetone C 3 H 6 O 3.6 Air 1.0 Ammonia NH 1.3 Argon Ar 1.2 Benzene 5.9 Boron Trichloride BCl 3 1.0 Carbon Dioxide CO 2 1.4 Carbon Monoxide 1.05 Carbon Tetrafluoride CCl 4 5 Diborane B H 6 Ethane C 2.6 Fomblin Oil 1.0 Freon 12 CCl 2 F 2 2.7 Helium He 0.14 Hy drogen H 2 0.44

20 Confinement > Magnétique > Tokamak > Magnétique
Biot-Savart Lorentz Ampère

21 Confinement > Magnétique > Tokamak > Dérives
Séparation de charge due aux dérives « GradB » et « courbure » qui génère un champ électrique et entraine une dérive électrique Il faudra donc « court-circuiter » la séparation de charge

22 Confinement > Magnétique > Tokamak > BF
Est le rapport d’aspect lorsque r = a

23 Confinement > Magnétique > Tokamak > Bq
À r = a , e = 0.4 Le courant plasma génère un champ magnétique poloidal

24 Plasma > Dérives > Bananes
En utilisant la conservation de l’énergie entre l’équateur (q = 0 ) et l’angle ou la vitesse est nulle ( q = q0) La ligne ce champ va de l’extérieur (champ faible) à l’intérieur (champ fort) donc un miroir magnétique Est la largeur maximale de l’orbite sur l’équateur extérieur

25 Confinement > Magnétique > Tokamak > B
e est le rapport d’aspect Le champ magnétique total plus grand du côté interne La pression magnétique p est donc plus grande d’un côté que de l’autre alors que la pression cinétique P est uniforme. Il en résulte donc une force nette.

26 Confinement > Magnétique > Tokamak > FR
Champ magnétique vertical externe, croisé avec le courant toroïdal, génère la force requise Et lp l’inductance du plasma

27 Confinement > Magnétique > Tokamak > Conclusion
Le plasma doit donc être maintenu dans un équilibre stable