Excellents résultats pour le prototype de gyrotron européen
© 2017 F4E, S. Shamsie
Le premier prototype du gyrotron de 1MW, fabriqué en Europe par la société française Thales Electron Devices (TED) pour le compte de F4E, a donné d’excellents résultats. F4E ou 'Fusion for Energy' est l'entreprise commune européenne pour ITER et le dévelopement de l'energie de fusion.
Conçus pour transformer la puissance électrique en ondes électromagnétiques de 1MW (env. 1000 fours à microondes) et fonctionnant en continu sur une durée allant jusqu'à une heure, les gyrotrons constitueront des sources de microondes du système de chauffage Electron Cyclotron (EC) d’ITER et permettront de chauffer le plasma à plus de 150 millions de degrés Celsius, température nécessaire pour que la réaction de fusion se produise en transférant l'énergie des ondes électromagnétiques à 170 GHz de fréquence dans les électrons du plasma.
Au cours des essais, le gyrotron a produit à plusieurs reprises jusqu'à 0,8 MW de puissance de sortie pendant des séquences de 180 secondes qui est la durée maximale réalisable sur le site de test de l'Institut de Technologie de Karlsruhe, KIT, dans le cadre du Consortium du Gyrotron Européen (EGYC). Ces résultats ont été évalués par un groupe d'experts indépendants qui les ont considérés comme très impressionnants pour un premier prototype.
"Avec ces tests, la grande majorité des objectifs de F4E pour la validation de la conception du gyrotron européen ont été vérifiés", explique Ferran Albajar, le responsable du gyrotron chez F4E. "La conception de ce gyrotron a été soigneusement optimisée pour l'environnement spécifique d'ITER, et l'évaluation s’est basée sur les exigences techniques strictes d’ITER en termes de puissance, de qualité et de stabilité des ondes électromagnétiques. L'évaluation comprenait également des aspects liés aux procédures de contrôle de la qualité, la collecte et le partage du savoir-faire afin de permettre à l'industrie européenne de reproduire les futurs gyrotrons".
En plus du gyrotron, des tests ont été effectués sur l’aimant supraconducteur nécessaire pour le fonctionnement du gyrotron. Cet aimant est particulier pour trois raisons: c’est la première fois qu’un tel aimant pour un gyrotron de grande puissance est construit en Europe en utilisant une technologie de pointe par un refroidissement sans liquide cryogénique. Par ailleurs, la puissance du champ magnétique répond aux grandes attentes des scientifiques (atteignant 7.1 Tesla – ce qui correspond à la force magnétique de 1420 aimants de réfrigérateur). Enfin, les lignes de champ magnétique sont bien placées et forment un cylindre virtuel équivalent au diamètre approximatif d'un cheveu humain afin d'aider le gyrotron à générer les ondes électromagnétiques.
Les prochaines étapes seront de relier le gyrotron à l'aimant et à effectuer des tests au Swiss Plasma Center (SPC). Chaque séance d'essais durera 1h et simulera ainsi la durée pour laquelle ces composants devront fonctionner dans ITER.