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.
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.
État plasmathumb|upright|Le soleil est une boule de plasma. thumb|Lampe à plasma.|168x168px thumb|upright|Les flammes de haute température sont des plasmas. L'état plasma est un état de la matière, tout comme l'état solide, l'état liquide ou l'état gazeux, bien qu'il n'y ait pas de transition brusque pour passer d'un de ces états au plasma ou réciproquement. Il est visible sur Terre, à l'état naturel, le plus souvent à des températures élevées favorables aux ionisations, signifiant l’arrachement d'électrons aux atomes.
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.
Tokamak sphériquethumb|Intérieur d'un tokamak sphérique. Un tokamak sphérique est un dispositif de confinement magnétique de plasma de type tokamak permettant d'obtenir des réactions de fusions de nucléons. Un tokamak sphérique a un solénoïde central beaucoup plus fin qu'un tokamak classique. Une telle installation serait susceptible d'être utilisée pour produire de l'électricité.
Tube de flux magnétiqueUn tube de flux magnétique caractérise une région de l'espace où règne un fort champ magnétique occupant un territoire approximativement tubulaire. Ce champ, à la surface de sa zone de répartition, est parallèle à cette surface. On en trouve généralement autour des grands corps célestes tels que les étoiles. Le Soleil possède de nombreux tubes de flux, avec des diamètres de l'ordre de 300 kilomètres pour la plupart. Un certain nombre de tubes de flux plus importants comportant des diamètres de l'ordre de kilomètres sont connus comme étant directement en rapport avec les taches solaires.
ITERLe réacteur thermonucléaire expérimental international, ou ITER (acronyme de l'anglais International thermonuclear experimental reactor, également mot latin signifiant « chemin » ou « voie »), est un projet international de réacteur nucléaire de recherche civil à fusion nucléaire de type tokamak, situé à proximité immédiate du centre d’études nucléaires de Cadarache à Saint-Paul-lez-Durance (Bouches-du-Rhône, France). Le projet de recherche s'inscrit dans une démarche à long terme visant à l'industrialisation de la 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.
PolywellLe polywell est un procédé de confinement du plasma qui combine des éléments du confinement inertiel électrostatique et du confinement magnétique dans le but de produire de l'énergie par fusion nucléaire. Le nom polywell est un mot-valise regroupant polyhedron (polyèdre) et potential well (puits de potentiel). Le polywell est composé de bobinages d'électroaimant disposés selon une configuration polyédrique, au sein de laquelle les champs magnétiques assurent le confinement d'un nuage d'électrons.
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.
Toroidal and poloidal coordinatesThe terms toroidal and poloidal refer to directions relative to a torus of reference. They describe a three-dimensional coordinate system in which the poloidal direction follows a small circular ring around the surface, while the toroidal direction follows a large circular ring around the torus, encircling the central void. The earliest use of these terms cited by the Oxford English Dictionary is by Walter M.
Magnetic flux quantumThe magnetic flux, represented by the symbol Φ, threading some contour or loop is defined as the magnetic field B multiplied by the loop area S, i.e. Φ = B ⋅ S. Both B and S can be arbitrary, meaning Φ can be as well. However, if one deals with the superconducting loop or a hole in a bulk superconductor, the magnetic flux threading such a hole/loop is quantized. The (superconducting) magnetic flux quantum Φ0 = h/(2e) ≈ is a combination of fundamental physical constants: the Planck constant h and the electron charge e.
Double layer (plasma physics)A double layer is a structure in a plasma consisting of two parallel layers of opposite electrical charge. The sheets of charge, which are not necessarily planar, produce localised excursions of electric potential, resulting in a relatively strong electric field between the layers and weaker but more extensive compensating fields outside, which restore the global potential. Ions and electrons within the double layer are accelerated, decelerated, or deflected by the electric field, depending on their direction of motion.
Courant de BirkelandUn courant de Birkeland est un courant électrique dans un plasma spatial, ou plus précisément, lorsque des particules chargées dans le courant suivent les lignes de champ magnétique en spiralant. L'accélération qui en résulte le long des lignes de champ magnétique donne leur nom de « courants alignés » aux courants de Birkeland. Ils sont causés par le mouvement d'un plasma perpendiculaire au champ magnétique.
Magnetic topologyIn plasma physics, the magnetic topology of a plasma is the structure and linkage of its magnetic field. The magnetic topology of a plasma can be changed through magnetic diffusion and reconnection. In the limit of a large magnetic Reynolds number, however, diffusion and reconnection of the magnetic field cannot occur, and the magnetic topology is preserved.
National Ignition FacilityLe National Ignition Facility, ou NIF, est un laser de recherche extrêmement énergétique, construit au sein du laboratoire national Lawrence Livermore, à Livermore (Californie, États-Unis). Le NIF a des usages multiples. Ses deux fonctions principales sont le test des armes nucléaires des États-Unis et les expériences liées à l'énergie de fusion. Le National Ignition Facility utilise la technique du confinement inertiel pour permettre aux scientifiques d'étudier la fusion nucléaire et les autres domaines d'utilisation des plasmas extrêmement denses.
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.
Reconnexion magnétiquedroite|vignette|380px|Reconnexion magnétique: Ce schéma est une coupe à travers quatre domaines magnétiques séparés par une interface propice à un phénomène de reconnexion. Deux séparatrices (voir texte) divisent l'espace en quatre domaines magnétiques avec un point critique (de stagnation) au centre de la figure. Les larges flèches jaunes indiquent le mouvement général du plasma. Les lignes magnétiques et le plasma qui les porte s'écoulent vers le centre à partir du haut (lignes rouges) et du bas (lignes bleues) de l'image, reconnectent au niveau de la zone critique, puis s'évacuent vers l'extérieur à gauche et à droite.
Découpage plasmaLe découpage plasma est un procédé de découpage par fusion localisée, dans lequel un jet de gaz ou d’air comprimé chasse le métal porté à une température de fusion. La température générée par l'arc électrique est voisine de . Le terme plasma désigne le quatrième état de la matière, quand elle n’est plus composée d’atomes et de molécules mais d’ions et d’électrons. Ces derniers apparaissent lors de la scission des molécules et des atomes. Cet état est atteint lorsque plusieurs conditions sont réunies : gaz, pression, température élevée.
Reversed field pinchA reversed-field pinch (RFP) is a device used to produce and contain near-thermonuclear plasmas. It is a toroidal pinch which uses a unique magnetic field configuration as a scheme to magnetically confine a plasma, primarily to study magnetic confinement fusion. Its magnetic geometry is somewhat different from that of the more common tokamak. As one moves out radially, the portion of the magnetic field pointing toroidally reverses its direction, giving rise to the term reversed field.
