Fusion par confinement magnétiqueLa fusion par confinement magnétique (FCM) est une méthode de confinement utilisée pour porter une quantité de combustible aux conditions de température et de pression désirées pour la fusion nucléaire. De puissants champs électromagnétiques sont employés pour atteindre ces conditions. Le combustible doit au préalable être converti en plasma, celui-ci se laisse ensuite influencer par les champs magnétiques. Il s'agit de la méthode utilisée dans les tokamaks toriques et sphériques, les stellarators et les machines à piège à miroirs magnétiques.
Tokamakthumb|Vue intérieure du tore du Tokamak à configuration variable (TCV), dont les parois sont recouvertes de tuiles de graphite. Un tokamak est un dispositif de confinement magnétique expérimental explorant la physique des plasmas et les possibilités de produire de l'énergie par fusion nucléaire. Il existe deux types de tokamaks aux caractéristiques sensiblement différentes, les tokamaks traditionnels toriques (objet de cet article) et les tokamaks sphériques.
Plasma stabilityThe stability of a plasma is an important consideration in the study of plasma physics. When a system containing a plasma is at equilibrium, it is possible for certain parts of the plasma to be disturbed by small perturbative forces acting on it. The stability of the system determines if the perturbations will grow, oscillate, or be damped out. In many cases, a plasma can be treated as a fluid and its stability analyzed with magnetohydrodynamics (MHD).
MagnétohydrodynamiqueLa magnétohydrodynamique (MHD) est une discipline scientifique qui décrit le comportement d'un fluide conducteur du courant électrique en présence de champs électromagnétiques. Elle s'applique notamment aux plasmas, au noyau externe et même à l'eau de mer. C'est une généralisation de l'hydrodynamique (appelée plus communément dynamique des fluides, définie par les équations de Navier-Stokes) couplée à l'électromagnétisme (équations de Maxwell).
Burning plasmaIn plasma physics, a burning plasma is one in which most of the heating comes from fusion reactions involving thermal plasma ions. The Sun and similar stars are a burning plasma, and in 2020 the National Ignition Facility achieved burning plasma. A closely related concept is that of an ignited plasma, in which all of the heating comes from fusion reactions. Sun In the Sun and other similar stars, those fusion reactions involve hydrogen ions.
Accélérateur MHDUn accélérateur MHD (magnétohydrodynamique) est un convertisseur MHD qui met en mouvement un fluide conducteur, grâce à un champ électrique et un champ magnétique combinés. Le principe de base est le même que celui d'un moteur électrique. Tous deux possèdent un inducteur (électroaimant) générant un champ magnétique dans un induit. Dans le cas d'un moteur conventionnel, cet induit est solide : c'est une bobine constituée d'un enroulement de fil métallique.
Fusion par confinement inertielLa fusion par confinement inertiel est une méthode utilisée pour porter une quantité de combustible aux conditions de température et de pression désirées en vue d'atteindre la fusion nucléaire. Le confinement du combustible de fusion est réalisé à l'aide de forces inertielles. Cette méthode peut être mise en œuvre grâce à des techniques diverses, dont : striction axiale ; confinement inertiel par laser. D'autres méthodes permettent de réaliser le confinement du combustible nécessaire à la fusion, notamment le confinement magnétique, le confinement électrostatique et la fusion catalysée par muons.
Plasma-facing materialIn nuclear fusion power research, the plasma-facing material (or materials) (PFM) is any material used to construct the plasma-facing components (PFC), those components exposed to the plasma within which nuclear fusion occurs, and particularly the material used for the lining the first wall or divertor region of the reactor vessel. Plasma-facing materials for fusion reactor designs must support the overall steps for energy generation, these include: Generating heat through fusion, Capturing heat in the first wall, Transferring heat at a faster rate than capturing heat.
Énergie de fusion nucléairevignette| L'expérience de fusion magnétique du Joint European Torus (JET) en 1991. L'énergie de fusion nucléaire est une forme de production d'électricité du futur qui utilise la chaleur produite par des réactions de fusion nucléaire. Dans un processus de fusion, deux noyaux atomiques légers se combinent pour former un noyau plus lourd, tout en libérant de l'énergie. De telles réactions se produisent en permanence au sein des étoiles. Les dispositifs conçus pour exploiter cette énergie sont connus sous le nom de réacteurs à fusion nucléaire.
Joint European TorusJET est un acronyme de l'anglais Joint European Torus (littéralement Tore commun européen) désignant le plus grand tokamak existant, situé au Culham Science Center, à Abingdon, près d'Oxford au Royaume-Uni, jusqu'à la construction d'ITER. Sa construction a débuté en 1979 et il a produit son premier plasma en 1983. Il résulte d'une collaboration entre les différents laboratoires nationaux européens, dans le cadre de l'Euratom. Il réalise la fusion nucléaire entre le deutérium et le tritium qui semblent les matériaux les plus appropriés pour les futurs réacteurs nucléaires.
ObservationL’observation est un des régimes de la preuve scientifique : c'est une expérience d'accumulation et de recueil d'informations sur un phénomène, un objet d'étude, en absence de variables ou sans contrôler les variables et les paramètres. L'observation est une étape différente, et souvent complémentaire, d'une expérimentation ou expérience dite contrôlée. Elle permet de valider/invalider des hypothèses ou de vérifier des observations ou des expérimentations antérieures.
Bêta (physique des plasmas)The beta of a plasma, symbolized by β, is the ratio of the plasma pressure (p = n kB T) to the magnetic pressure (pmag = B2/2μ0). The term is commonly used in studies of the Sun and Earth's magnetic field, and in the field of fusion power designs. In the fusion power field, plasma is often confined using strong magnets. Since the temperature of the fuel scales with pressure, reactors attempt to reach the highest pressures possible. The costs of large magnets roughly scales like β1⁄2.
Physique des particulesLa physique des particules ou la physique subatomique est la branche de la physique qui étudie les constituants élémentaires de la matière et les rayonnements, ainsi que leurs interactions. On l'appelle aussi parfois physique des hautes énergies car de nombreuses particules élémentaires, instables, n'existent pas à l'état naturel et peuvent seulement être détectées lors de collisions à hautes énergies entre particules stables dans les accélérateurs de particules.
Particule subatomiqueUne particule subatomique est un composant de la matière. Elle a une taille inférieure à celle d'un atome. On distingue les particules élémentaires des particules composites. La branche de la physique qui les étudie est appelée la physique des particules. Modèle standard (physique des particules) La recherche sur les particules subatomiques a permis de mettre en évidence : d'une part, les constituants atomiques tels que les protons, les neutrons et les électrons, ainsi que leurs constituants (notamment les quarks) ; d'autre part, les particules produites par les phénomènes de rayonnement et de dispersion, tels que les photons, les neutrinos, et les muons.
Générateur MHDUn générateur MHD (magnétohydrodynamique) est un convertisseur MHD, qui transforme l'énergie cinétique d'un fluide conducteur directement en électricité. Le principe de base est fondamentalement le même que pour n'importe quel générateur électrique. Les deux types de générateur utilisent tous deux un inducteur (électro-aimant) générant un champ magnétique dans un induit. Dans le cas d'un générateur conventionnel, cet induit est solide : c'est une bobine constituée d'un enroulement de fil métallique.
Edge-localized modeAn edge-localized mode (ELM) is a plasma instability occurring in the edge region of a tokamak plasma due to periodic relaxations of the edge transport barrier in high-confinement mode. Each ELM burst is associated with expulsion of particles and energy from the confined plasma into the scrape-off layer. This phenomenon was first observed in the ASDEX tokamak in 1981. Diamagnetic effects in the model equations expand the size of the parameter space in which solutions of repeated sawteeth can be recovered compared to a resistive MHD model.
Kink instabilityA kink instability (also kink oscillation or kink mode), is a current-driven plasma instability characterized by transverse displacements of a plasma column's cross-section from its center of mass without any change in the characteristics of the plasma. It typically develops in a thin plasma column carrying a strong axial current which exceeds the Kruskal–Shafranov limit and is sometimes known as the Kruskal–Shafranov (kink) instability. The kink instability was first widely explored in fusion power machines with Z-pinch configurations in the 1950s.
Instabilité électrothermiqueL'instabilité électrothermique dite aussi instabilité de Velikhov ou instabilité d'ionisation a été prédite par la théorie par le physicien russe Evgeny Velikhov en 1962, prédiction qui fut confirmée expérimentalement dès 1965. C'est une « qui survient dans le plasma bitempérature d'un convertisseur MHD, soumis à un fort champ magnétique et en régime d’ionisation hors d'équilibre thermodynamique, c'est-à-dire lorsque la température électronique excède la température ionique (par exemple quand le « gaz d'électrons » est chauffé à kelvins, alors que les « lourds » (atomes et ions) restent « froids » aux alentours de ).
Neutral-beam injectionNeutral-beam injection (NBI) is one method used to heat plasma inside a fusion device consisting in a beam of high-energy neutral particles that can enter the magnetic confinement field. When these neutral particles are ionized by collision with the plasma particles, they are kept in the plasma by the confining magnetic field and can transfer most of their energy by further collisions with the plasma. By tangential injection in the torus, neutral beams also provide momentum to the plasma and current drive, one essential feature for long pulses of burning plasmas.
Ceinture de Van Allenvignette|320px|Vidéo représentant les changements de forme et d'intensité des ceintures de Van Allen, en section. framed|right|Représentation schématique de la ceinture de Van Allen. La ou les ceinture(s) de radiations de Van Allen, ou plus simplement ceinture(s) de Van Allen, ainsi nommées en l'honneur du physicien américain James Van Allen, sont une zone toroïdale de la magnétosphère de la Terre qui entoure l'équateur magnétique et contient une grande densité de particules énergétiques provenant du vent solaire.
