Le diaphragme est installé dans TCV, premiers résultats prometteurs !
Diaphragme de TCV © F. Dolizy / EPFL 2019
Un diaphragme formé de pièces en carbone a été installé dans le tokamak TCV. Le diaphragme sépare le plasma chaud de la région où les particules s'échappant du plasma interagissent avec la paroi interne de la machine, créant une sorte de chambre d'échappement. Les premiers résultats montrent les avantages de la nouvelle structure.
Dans un réacteur à fusion, le combustible composé d'isotopes d'hydrogène lourd doit être chauffé à des températures très élevées (100 MºC), températures auxquelles il se trouve à l'état de plasma. Le plasma sera maintenu éloigné des parois par des champs magnétiques. Cependant, une fraction du plasma parviendra à s'échapper de la cage magnétique et en suivant les lignes de champ atteindra typiquement le fond de la machine. L'un des défis restants dans la recherche en fusion consiste à réduire le nombre et la température des particules qui atteignent le fond de la machine afin de prévenir une érosion excessive.
Une méthode prometteuse consiste à augmenter la densité du gaz neutre dans la partie inférieure de la machine. Un tel coussin neutre supprime l'énergie et la quantité de mouvement des particules qui s'échappent avant qu'elles ne touchent le fond de la machine. Ce gaz a malheureusement la propension à pénétrer dans le plasma chaud, où il dégrade les performances.
Les physiciens et ingénieurs du Swiss Plasma Center ont alors imaginé l’installation d’un diaphragme dans la machine qui sépare la région inférieure du plasma chaud et empêche la libre circulation des neutres.
Aujourd'hui c'est fait! Sous la direction du Dr (MER) Holger Reimerdes, le diaphragme en carbone a été conçu, fabriqué, équipé d'instruments de mesure et installé à l'intérieur de la machine. Le passage des neutres dans l'ouverture du diaphragme est finalement contrôlé par la position du plasma lui-même.
Les premières expériences montrent qu'il est en effet possible d'augmenter la pression de neutres dans la région inférieure sans perturber le plasma chaud dans la région supérieure. L’augmentation de la pression de neutres a également pour effet de réduire l’impact des particules sur le fond de la chambre, comme prévu.
Les premiers résultats seront présentés lors de la réunion annuelle de la Division de Physique des Plasmas de l'American Physical Society en octobre.