introduction chauffage

4) - Chauffage et génération de courant (p 1 - 2 - 3 - 4 - 5 - 6 - 7 )

Comment obtenir des températures de l'ordre de la centaine de millions de degrés, requises pour le bon fonctionnement d'un réacteur à fusion ? C'est simple, il suffit d'allumer le chauffage ...

a) Introduction

Le critère de Lawson, qui exprime les contraintes sur les paramètres du plasma pour produire de l'énergie à partir de la fusion thermonucléaire, impose une température de l'ordre de 10 à 20 keV . Pour atteindre ces températures élevées (plusieurs centaines de millions de degrés), il est nécessaire de chauffer le plasma.

Le régime ohmique

Un premier mécanisme naturel de chauffage est l'effet Joule lié au courant circulant dans le plasma, utilisé pour créer la configuration magnétique des tokamaks. Tout comme le filament d'une ampoule chauffe lorsque le courant passe à travers, le plasma va monter en température sous l'effet du courant intense (de l'ordre du MégaAmpères) qui le traverse. Malheureusement, cet effet, proportionnel à la résistance du plasma qui a tendance à s'écrouler lorsque la température augmente, sature et ne permet d'atteindre que des températures limitées (de l'ordre de 10 millions de degrés). Ce régime en chauffage "naturel" est appelé régime ohmique, en référence à l'unité de mesure d'une résistance électrique, l'ohm.

La chauffage additionnel

Pour atteindre les températures requises, on a donc recours à des systèmes de chauffage additionnels. On les classe en deux grandes familles :

le chauffage par injection de particules neutres très énergétiques, qui consiste à chauffer le plasma grâce aux collisions entre les particules très énergétiques injectées et les particules du plasma.
le chauffage par ondes radio-fréquences, qui consiste à coupler au plasma une onde à une fréquence choisie de manière à être en résonance avec une catégorie de particules du plasma (c'est à dire à la même fréquence) et à leur communiquer de l'énergie, un peu comme un four micro-onde qui réchauffe un plat en agitant les molécules d'eau.