Champ magnétique de confinement de Tore Supra

Système magnétique de confinement

Système de champ toroïdal
Le matériau supraconducteur adopté pour l'aimant du champ toroïdal de Tore Supra est l'alliage niobium-titane refroidi dans un bain d'hélium superfluide (1.8 K, 1 bar). Les propriétés remarquables de ce bain assurent un refroidissement efficace du supraconducteur sans circulation de fluide. Chaque bobinage est enchâssé dans un boîtier épais étanche empli d'hélium superfluide qui constitue son ossature mécanique. Les 18 boîtiers forment une voûte qui supporte les forces centripètes crées par le champ magnétique toroïdal (2.4 m de grand rayon et 1.2 m de petit rayon). Le champ magnétique au centre du plasma peut atteindre 4.2 T.

DESCRIPTION TECHNIQUE

	Chambre à vide
	Champ magnétique
	Alimentation du plasma
	Chauffage et génération de courant
	Diagnostics

Bobines toroïdales supraconductrices

Principales caractéristiques des bobines du champ toroïdal
Section du supraconducteur NbTi	2.8 x 5.6 mm²
Courant nominal dans le supraconducteur	1400 A
Nombre de spires par bobine	2028
Solénation d'une bobine	2.84 MA
Nombre de bobines de l'aimant	18
Énergie magnétique de l'aimant	600 MJ
Champ magnétique maximum sur le conducteur	9.0 T
Diamètre moyen d'une bobine de l'aimant	2.60 m
Poids du supraconducteur	~40 t
Poids total de l'aimant	~160 t

L'aimant supraconducteur est placé dans une enceinte sous vide isolée (cryostat) enveloppant l'enceinte torique du plasma. Pour limiter les pertes thermiques, l'aimant est protégé par des surfaces isothermes refroidies : les boîtiers inox sont maintenus à 4.5 K et des écrans thermiques en inox refroidis à 80 K protègent les deux faces du cryostat des rayonnements. Le système cryogénique a été optimisé en utilisant des ballasts thermiques capable d'absorber les pics périodiques de chaleur résultants des variations du champ poloïdal (disruption, etc.).

Système cryogénique associé
Température écrans thermiques (20 t)	80 K	Puissance de réfrigération à 80 K	30 kW	Mise en froid : 300 K à 80 K	7 jours
Température boîtier épais (120 t)	4.5 K	Puissance de réfrigération à 4.5 K	700 W	Mise en froid : 80 K à 4.5 K	7 jours
Température bobinage (40 t)	1.8 K	Puissance de réfrigération à 1.8 K	300 W	Mise en froid : 4.5 K à 1.8 K	1 jour

Système de champ poloïdal

Les principes technologiques généraux retenus pour le système de champ poloïdal de Tore Supra sont :

un circuit magnétique à fer saturé,
un ensemble de bobines poloïdales connectées en parallèle (A, Bb, Bh, Db, Dh, Eb, Eh, Fb, Fh)
un stockage initial de l'énergie sous forme inductive dans les bobines de champ poloïdal,
un interrupteur à courant continu connecté en parallèle sur les bobines et le convertisseur principal,
un système d'alimentation électrique directement raccordé au réseau 400 kV et utilisé pour la prémagnétisation du système, l'induction puis le maintien du courant plasma à sa valeur de plateau et à tout instant pour la réalisation de l'équilibre du plasma.

Circuit électrique du système de champ poloïdal

Principales caractéristiques du système poloïdal
Circuit magnétique : poids du fer	800 t
Variation de flux disponible sur l'axe magnétique	21 Wb
Ensemble des alimentations redressées à thyristors	320 MVA
Bobines primaires : poids de cuivre :	56 t
Durée du plasma à 1.5 MA (décharge inductive ou ohmique)	12 s
Durée du plasma (avec des moyens non inductif)	1000 s
Tension de claquage du plasma	25 V
Puissance active tirée du réseau	80 MW