En ce qui concerne les vents de plasma dans un tokamak, les chercheurs sont toujours à la recherche de la solution Boucle d'or, une solution qui leur convient. Des vents trop forts ou trop faibles peuvent réduire l'efficacité du plasma. Les chercheurs du Centre national de fusion DIII-D utilisent un nouveau type d'imagerie pour aider à faire bouger le vent à la bonne vitesse. Les vents de plasma sont plus communément appelés flux. Les chercheurs utilisent l'imagerie par cohérence pour mieux comprendre les vitesses des ions dans le flux. Les résultats aideront à concevoir des solutions d'échappement efficaces. Ces solutions amélioreront les performances du plasma de fusion et augmenteront l'efficacité.

Des écoulements à des vitesses supérieures à 40 kilomètres/seconde peuvent transporter de la chaleur et des particules sur de longues distances dans le plasma limite d'un tokamak de fusion. Lorsque ces flux voyagent trop vite, ou s'ils stagnent, ils peuvent nuire aux performances du plasma en permettant l'accumulation d'impuretés. Caractériser à la fois les flux d'impuretés et d'ions principaux avec l'imagerie de cohérence offre un plus grand détail spatial que les méthodes précédentes. Il permet la comparaison détaillée modèle/expérience nécessaire pour améliorer les modèles. En plus d'un plus grand détail spatial, les ensembles de données d'imagerie offrent des informations sur les plasmas extrêmement chauds et hautes performances. Les scientifiques peuvent utiliser les ensembles de données pour étudier des flux 3D complexes.

L'imagerie par cohérence mesure l'émission décalée vers le rouge et le bleu des ions rayonnant dans le spectre visible en combinant un interféromètre avec une caméra rapide. Les images résultantes sont utilisées pour calculer la vitesse dans tout le champ de vision de la caméra. Les ensembles de données résultants comparent la modélisation fluide sophistiquée du divertor à plasma du tokamak.

Dans cette étude, les chercheurs ont comparé les vitesses des ions hélium 2D dans les régions de la couche de grattage et du divertor du tokamak DIII-D à des simulations de modélisation de fluides de pointe à l'aide d'un code sophistiqué. La vitesse des ions d'hélium à charge unique voyageant le long des lignes de champ magnétique a été bien prédite par le modèle dans la région proche de la plaque de divertor où He+ est l'ion dominant, et la physique électronique domine l'équilibre de quantité de mouvement. Plus en amont, où l'hélium doublement chargé (He2+) est la principale espèce ionique et la physique des ions devient plus importante, la modélisation des fluides sous-estime la vitesse d'un facteur 2 à 3. Ces résultats indiquent qu'une meilleure compréhension est nécessaire pour prédire le comportement de la population d'ions dans ces conditions difficiles et qu'il reste encore beaucoup à apprendre sur le rôle des ions dans le divertor du tokamak.