1) Introduction : les enjeux

C'est à deux physiciens anglais, Tonks et Langmuir, que l'on attribue la paternité du mot "plasma" pour désigner un gaz ionisé, alors qu'ils travaillaient sur l'étude des décharges dans les gaz dans les années 1920. Depuis, l'intérêt pour cette discipline s'est considérablement accru, au fur et à mesure que l'on découvrait les applications multiples des plasmas, aussi bien en recherche fondamentale (astrophysique) que dans l'industrie (traitement de surface, soudure, écrans plats ...). La physique des plasmas s'est alors développée en intégrant toutes les avancées de la physique moderne. C'est une science complexe, prenant ses racines dans de nombreux concepts utilisés pour décrire les solides, les liquides ou les gaz, mais faisant appel à pratiquement tous les domaines de la physique (électrodynamique, mécanique statistique, mécanique quantique, théorie des collisions, physique atomique et moléculaire, physique nucléaire, théorie cinétique, équations de transport, thermodynamique, propagation des ondes, rayonnement, spectroscopie ...), le tout aboutissant en général à des équations non linéaires couplées, ardues à résoudre même avec les techniques numériques d'aujourd'hui. 

Outre de nombreux défis technologiques (composants capables de supporter de forts flux de chaleur, aimants supraconducteurs, télémanipulation ...), la fusion thermonucléaire pose donc de vastes problèmes théoriques, et a donné naissance à une branche particulièrement active de la physique des plasmas.

 Le but des recherches sur  la fusion thermonucléaire contrôlée est de produire de l'énergie,  en confinant suffisamment efficacement un plasma suffisamment chaud et suffisamment dense. Commencez donc par découvrir le critère de Lawson qui fixe les conditions dans lesquelles on peut produire de l'énergie à partir d'un plasma de fusion. Les questions qui en découlent peuvent alors se résumer de la façon suivante :

	Comment confiner efficacement les particules du plasma ? C'est tout le problème du confinement magnétique  et du transport de la chaleur et des particules.
	Comment atteindre les températures requises pour le futur réacteur ? C'est tout le problème du chauffage du plasma, qui permet aussi de générer du courant dans la machine.
	Comment protéger les composants de la chambre à vide du plasma et à son tour, le plasma des impuretés émises par les parois qui l'entourent ? C'est tout le problème des interactions plasma/paroi et de l'extraction des particules et de la chaleur, avec la réponse originale de Tore Supra : le concept du divertor ergodique.

Enfin, impossible de répondre à toutes ces questions sans moyens de mesure adaptés pour analyser ce qui se passe au coeur du tokamak : ce sont les diagnostics.

Tore Supra, seule machine de grande taille au monde capable de travailler en impulsion longue grâce à ses aimants supraconducteurs, offre aux physiciens l'opportunité unique de traiter ces problèmes dans l'optique du fonctionnement en régime stationnaire, indispensable au futur réacteur. C'est la spécialité de Tore Supra : les décharges longues.