FUSION Chapitre 2 1. Équilibre 2 Conservation du moment Loi d’Ampère.

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1 FUSION Chapitre 2 1

2 Équilibre 2 Conservation du moment Loi d’Ampère

3 Équilibre 3 Pour un courant constant j z =j z0

4 Stabilité > « Pinch » 4 B 2 / 2  0 p

5 Stabilité > Kink 5

6 Stabilité > Densité limite 6

7 Stabilité >  (Troyon) limite 7

8 Transport > Classique 8 En géométrie cylindrique, les particules peuvent se déplacer perpendiculairement ou radialement entre les surfaces de flux à cause des collisions Loi de Fick

9 Transport > Néoclassique 9 Même concept que la diffusion classique sauf en géométrie toroïdale au lieu de cylindrique ou un flux radial est nécessairement couplé à un flux parallèle à cause de l’hélicité Comme q ≈ 3 à 4 au bord, les flux sont de l’ordre d’un ordre de grandeur plus grands à cause des dérives grad B et de courbure introduites par les effets géométriques toroïdaux.

10 Transport > Turbulences 10 Les flux déduits à partir des temps de confinement de particule et d’énergie sont toujours plus grands que même les flux néoclassiques. Ces pertes sont dues à la turbulence. Par exemple, la fluctuation du potentiel produit une fluctuation du champ électrique qui engendre des dérives E x B. La différence de phase entre les oscillations du champ électrique et de la densité sera responsable d’un flux non nul.

11 Chauffage > Ohmique 11 P en MW/m 3 ; I en A ; a en m ; T e en keV Chauffage diminue avec la température « petites » machine à « haut » champ favorisées Z eff =2 ; a=2 m ; R 0 =6.2 m; I=1.5 x 10 7 A;

12 Chauffage > NBI 12 IonisationAccélérationNeutralisation Échange de charge et ionisation dans le plasma Transfert d’énergie avec les ions et les électrons Le chauffage par injection de neutre implique plusieurs étapes.

13 Chauffage > Injection de neutres (NBI) 13 M. Kuriyama, N. Akino, N. Ebisawa, L. Grisham, Rev. Sc. Instrum., 71, 2 (2000) 751 ~ 30% de la puissance entre dans le plasma de JT-60U L’efficacité de neutralisation (D 0 / D ion ) a une forte dépendance sur l’énergie des ions L’efficacité est meilleure pour des ions négatifs que pour des ions positifs.

14 Chauffage > Ondes 14 La dissipation par les collisions de l’énergie cinétique associée aux oscillations plasma dues à l’exposition à une onde électromagnétique chauffera le plasma Onde électromagnétique Oscillations plasmas (densité, potentiel, vitesse, …) Collisions transforme énergie cinétique en énergie thermique Le plasma est dispersif : n( ) n -> 0 Coupure n -> ∞ Résonnance

15 Chauffage > Ondes > Équation d’onde 15 La solution de ces équations donne une relation entre , n et .

16 Chauffage > Ondes > Équation de dispersion 16

17 Chauffage > Ondes > Constante diélectrique 17

18 Chauffage > Ondes > Tenseur diélectrique > Magnétoplasma froid 18

19 Chauffage > Ondes > Résonnance > 19 électrons ions Densité de 5 x 10 8 m -3 et champ magnétique de 1 Tesla

20 Chauffage > Ondes > Résonnance > 20 électrons ions

21 Interactions plasma – paroi 21 Recyclage Pulvérisation Émission Arcs Flux de chaleur 1)Dommage et durée de vie des composantes internes 2)Perte de puissance par radiation des impuretés

22 Interactions plasma – paroi > Pulvérisation physique 22 Coefficient de pulvérisation  pour du D incident sur différents matériaux  = Nb d’atomes / D incidents Be le moins résistant à W le plus résistant Seuil de pulvérisation: U 0,atom énergie de liaison

23 Interactions plasma – paroi > « Self-Sputtering » 23 Taux de pulvérisation  s peut être > 1 !!! Par exemple SS pour E > ~300 eV Pour les impuretés à z faible:

24 Interactions plasma – paroi > Fusion et Évaporation 24

25 Interactions plasma – paroi > Pertes radiatives 25 Bremsstrahlung (freinage) Radiation spectrale Radiation de recombinaison P en MW/m 3, n en m -3, T e en keV z=30; n e =10 19 m -3 ; n z /n e =1%; V=100 m 3

26 Interactions plasma – paroi > Pertes radiatives 26 8 14 26 42 74 Pertes augmentent avec Z