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Physique des plasmas : Applications

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Ce cours de physique, enseigné par des experts de renommée mondiale dans ce domaine, vous donnera un aperçu des applications de la physique des plasmas. De l'étude d'objets astrophysiques très éloignés, en passant par diverses applications dans l'industrie et la médecine, jusqu'à l'objectif ultime de la production durable d'électricité à partir de la fusion nucléaire.

Dans la première partie de ce cours, vous apprendrez comment la fusion nucléaire alimente notre Soleil et les étoiles de l'Univers. Vous explorerez les variations cycliques de l'activité du Soleil, comment les flux de plasma peuvent générer des champs magnétiques à grande échelle, et comment ces champs peuvent se reconnecter pour libérer de grandes quantités d'énergie, ce qui se manifeste, par exemple, par de violentes éruptions sur le Soleil.

La deuxième partie de ce cours aborde le rôle clé des applications des plasmas dans l'industrie et présente le domaine émergent de la médecine des plasmas. Vous apprendrez en détail comment les plasmas sont générés et maintenus dans des champs électriques intenses, pourquoi les plasmas sont indispensables à la fabrication des circuits intégrés d'aujourd'hui et quelles sont les perspectives des traitements par plasma en cancérologie, dentisterie et dermatologie.

Dans la troisième partie de ce cours, la plus complète, vous vous familiariserez avec les différentes approches de l'énergie de fusion, l'état actuel et les étapes nécessaires pour passer des dispositifs expérimentaux actuels à un réacteur de fusion fournissant de l'électricité au réseau. Vous découvrirez les ingrédients clés d'un réacteur à fusion magnétique, comment confiner, chauffer et contrôler les plasmas de fusion à des températures de 100 millions de degrés Kelvin, explorerez les défis des interactions avec les parois du plasma et les matériaux structurels, ainsi que l'importance de la supraconductivité.

Enfin, dans la quatrième partie de ce cours, vous découvrirez les plasmas créés par laser et l'interaction entre les plasmas et les impulsions laser de haute puissance. Les applications vont de la production d'énergie par fusion thermonucléaire à l'astrophysique de laboratoire, en passant par la création de sources intenses de faisceaux de particules et de rayonnements à haute énergie et les études fondamentales impliquant l'électrodynamique quantique à haut champ.

Pour profiter de ce cours sur les applications des plasmas, il est recommandé de se familiariser d'abord avec les bases de la physique des plasmas enseignées dans Physique des plasmas : Introduction.

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Enseignant·e

Ambrogio Fasoli

Ambrogio FASOLI was born on November 10, 1964, in Milano, Italy. After a classical high school diploma (Maturità Classica) and graduation from the University of Milano, with the degree of Dottore in Fisica, he obtained his Phd at the Ecole Polytechnique Fédérale (EPFL) with a thesis on chaos in wave-particle interactions in plasmas, which was awarded the Best EPFL Thesis prize, in 1993. He then moved to the JET Joint Undertaking, the largest worlds fusion device, near Oxford, UK, to investigate Alfvén waves and burning plasma physics. In 1995-1996 he took a sabbatical leave, visiting several Universities and Research Institutes in Europe and in the USA, including three months at General Atomics in San Diego. In 1996-1997, during a second period at JET, he participated in the fusion power worlds record experiments in Deuterium-Tritium plasmas at JET. In 1997 he was nominated Assistant Professor in MIT Physics Department, where he led a basic plasma physics group and the international collaboration between MIT and JET. In 2001 Ambrogio FASOLI was nominated Assistant Professor of Physics at EPFL, Lausanne, Switzerland, and Professeur Boursier of the Swiss National Science Foundation. He became member of CRPP Directorate and took the leadership of CRPP basic plasma physics group and of the TCV tokamak, one of the major fusion experiments worldwide. At European level he was scientific coordinator for JET experiments, spokesperson for multi-machine experiments in the frame of International Tokamak Physics Activities, and Project Leader for a JET Enhancement project. In 2005 he became Associate Professor of Physics with tenure at EPFL, then member of EFDA Science and Technology Advisory Committee, and of the Steering Committee of the Association EURATOM-Swiss Confederation. From 2006 he was also Deputy Director, then from 2007 Executive Director of CRPP and from 2008 Full Professor of Physics at EPFL. For a number of years he was the Chair of the EPFL Physics Strategic Committee and a member of the Directorate of the EPFL School of Sciences. Since the summer of 2014 Professor FASOLI was the sole Director of CRPP. He now represents Switzerland in the EUROfusion General Assembly and Bureau, and in the Governing Board for Fusion for Energy. He is member of the EUROfusion DEMO project Board, of the Scientific Board of the Helmotz Virtual Institute on Advanced Microwave Diagnostics, of the European Delegation for the Cooperation between Euratom and the Government of India in Fusion Energy Research, of the European Consortium for the development of the ITER gyratron (EGYC), and participates to numerous international review panels. He chairs the FuseNet Academic Council, the International Advisory Panel for the Laboratory of Excellence Plas@Par in the Sorbonne Universities, the European Consortium for the construction of the ITER microwave Upper Launcher (ECHUL), and the Promotion Committee of the EPFL Faculty of Basic Sciences. He is one the three European representatives in the International Tokamak Physics Activities Coordinating Committee, advising ITER, and the Editor-in-Chief of the IAEA journal Nuclear Fusion. Since January 2019, Ambrogio Fasoli is the Chair of the General Assembly, i.e. the president of EUROfusion, the European Consortium for Development of Fusion Energy. Professor FASOLI is a Fellow of the American Physical Society and since 2001 a Visiting Professor at MIT Physics Department. He is the Director of the Swiss Plasma Center.

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