2022 - PLATUN (Interaction entre la turbulence et la dynamique des neutres dans le plasma de bord des tokamaks)
La recherche sur la fusion nucléaire contrôlée par confinement magnétique vise à réaliser, comme dans le soleil, la fusion de deux isotopes de l’hydrogène pour produire de l’énergie. Cette réaction libère dix fois plus d’énergie que la fission de l’uranium mais pose plus de difficultés techniques, comme le confinement d’un plasma dont la partie centrale est chauffée à plus de dix millions de degrés.
Des progrès significatifs ont été obtenus ces vingt dernières années et le tokamak ITER, qui sera mis en service d’ici la fin de la décennie, se prépare à démontrer que cette filière est susceptible de donner à l’humanité une source d’énergie pilotable, peu polluante et sûre.
Une des difficultés qui subsistent est la façon dont l’énergie générée par les réactions de fusion se dépose sur les parois du réacteur en contact direct avec le plasma. Pour ITER, le flux d’energie par collision des particules issues du plasma sur ces parois dépasserait ce que les matériaux les plus performants peuvent supporter. Pour limiter ce flux, on compte sur les atomes neutres naturellement présents au bord du plasma ou injectés. Ces derniers sont heurtés par les particules du plasma qui perdent ainsi de l’énergie cinétique, tandis que les neutres diffusent cette énergie par rayonnement sur une surface bien plus grande, soulageant ainsi les parois exposées au plasma.
La dynamique des neutres au bord des tokamaks est donc un sujet essentiel. On a montré qu’elle était liée à la dynamique turbulente du plasma de bord lui-même. Le couplage de la dynamique des neutres et de la turbulence est une gageure pour les physiciens réalisant des simulations numériques.
Ce projet vise à relever ce défi, avec l’aide des moyens expérimentaux de l’IJL, notamment ses caméras rapides (1 million d’images par seconde) et la future plateforme SPEKTRE, qui permettront de vérifier les résultats des codes numériques sur des expériences concrètes, ainsi que des modèles théoriques existant par ailleurs.
