Les explosions de chaleur soudaines qui peuvent endommager les parois internes des expériences de fusion de tokamaks sont un obstacle que les opérateurs des installations doivent surmonter. De tels éclats, appelés "modes localisés au bord (ELM), " se produisent dans des dispositifs tokamak en forme de beignet qui abritent le chaud, plasma chargé qui est utilisé pour reproduire sur Terre la puissance qui anime le soleil et d'autres étoiles. Aujourd'hui, des chercheurs du laboratoire de physique des plasmas de Princeton (PPPL) du département américain de l'Énergie (DOE) ont directement observé un processus possible et jusqu'alors inconnu qui peut déclencher des ELM dommageables.

Travailler ensemble, les physiciens Ahmed Diallo, un expérimentateur, et Julien Dominski, un théoricien, reconstitué les données de l'installation nationale de fusion DIII-D que General Atomics exploite pour le DOE à San Diego, pour découvrir un déclencheur pour un type particulier d'ELM qui ne rentre pas dans les modèles actuels de déstabilisation du plasma ELM. Leurs résultats pourraient faire la lumière sur la variété des mécanismes conduisant à l'apparition des ELM et pourraient élargir le portefeuille d'outils de suppression des ELM. Comprendre la physique des ELM est crucial pour développer des installations de fusion capables de fusionner des éléments légers sous forme de plasma - l'état de la matière composé d'électrons libres et de noyaux atomiques - afin de produire une réserve d'énergie pratiquement inépuisable pour générer de l'électricité.

Données déroutantes

Les nouvelles observations, signalé dans Lettres d'examen physique , a commencé comme un effort pour démêler des données déroutantes détectées par des sondes de champ magnétique et des fluctuations de densité de plasma au cours des expériences DIII-D. Les données ont montré l'éruption d'ELM après des périodes de repos inhabituelles. "C'étaient des cas particuliers qui ne suivaient pas un modèle standard, " a déclaré Diallo. " Nous avons commencé à creuser cela ensemble, " a déclaré Dominski. " C'était une collaboration des plus intéressantes. "

En environ six mois de recherche conjointe, les physiciens ont découvert des corrélations de fluctuations inédites dans les expériences DIII-D. Ces corrélations ont révélé la formation de deux modes - ou ondes - au bord du plasma qui se sont couplés pour générer un troisième mode. Le nouveau venu s'est ensuite déplacé vers la paroi du tokamak - créant une distorsion radiale en termes techniques - qui a déclenché des rafales d'ELM basse fréquence.

Les ELM étaient un type également vu sur le Joint European Torus (JET) au Royaume-Uni, la mise à niveau ASDEX en Allemagne et d'autres appareils de fusion après des périodes de repos. En principe, les résultats pourraient également s'appliquer à des systèmes tels que les éruptions solaires et les tempêtes géomagnétiques qui se déclenchent soudainement, selon le papier.

Ouvrir une porte

Alors que les résultats ouvrent la porte sur une méthode de déclenchement des ELM, ils n'expliquent pas complètement le processus. Les deux physiciens cherchent ainsi à analyser plus d'ensembles de données. "Si nous pouvons parfaitement comprendre comment fonctionne le déclenchement, nous pouvons le bloquer et l'inverser, " a dit Diallo.