Une nouvelle approche recueille la lumière émise par le plasma en raison de l'interaction avec un faisceau de deutérium neutre injecté et transmet la lumière aux spectromètres. L'émission due au deutérium est isolée en accordant les spectromètres à la longueur d'onde de repos d'une raie spectrale du deutérium visible. (a) L'équipe a simulé le processus menant au spectre mesuré pour chacune des lignes de visée diagnostiques (gris) afin de corriger divers effets sur la mesure. (b) Les comparaisons entre le deutérium corrigé et la rotation du carbone couramment mesurée montrent de grandes différences près du bord du plasma. Crédit :Shaun Haskey, Laboratoire de physique des plasmas de Princeton
Pour la première fois, les scientifiques mesurent la rotation du plasma principal (deutérium) dans la région périphérique d'un dispositif de fusion. De nouvelles mesures spectroscopiques combinées à une simulation spectroscopique de pointe ont rendu cette mesure possible. La rotation observée au bord du plasma est sensiblement plus élevée qu'on ne le pensait auparavant sur la base des mesures des éléments d'impureté dans le plasma.
La rotation plus élevée est potentiellement une bonne nouvelle pour ITER et les futurs réacteurs. Pourquoi? La rotation du plasma est bénéfique pour les performances de fusion en améliorant à la fois la stabilité et le confinement. Les recherches futures utiliseront ces mesures pour développer des théories améliorées de l'écoulement du plasma dans les réacteurs à fusion.
Des scientifiques du laboratoire de physique des plasmas de Princeton travaillant sur l'installation de fusion nationale DIII-D, en coopération avec des scientifiques de General Atomics et de l'Université de Californie à Irvine, effectuent de nouvelles mesures directes du flux de plasma massif (ion deutérium) près de la limite des plasmas de fusion chauds. La méthode est une percée. Précédemment, les scientifiques ont déduit que la majeure partie du plasma s'écoulait en fonction du flux d'impuretés. Cependant, le flux d'impuretés n'est pas un guide fiable près du bord du plasma. Les mesures spectroscopiques de la rotation du deutérium révèlent que la vitesse d'écoulement du plasma peut être considérablement plus élevée que les calculs basés sur l'écoulement des impuretés de carbone dans le plasma. L'équipe a obtenu les nouvelles mesures après avoir installé de nouvelles optiques pour collecter la lumière émise par les ions deutérium interceptant les faisceaux neutres et effectuer des simulations 3D intensives en calculs qui permettent une interprétation quantitative du spectre de photoémission multi-composants complexe.
La mesure directe du flux de plasma en vrac fournit aux chercheurs des informations sans précédent sur le mécanisme de génération de flux dans les plasmas de fusion. La rotation est bénéfique dans les plasmas de fusion, et les expériences actuelles génèrent souvent une rotation par l'injection de faisceaux neutres qui font tourner le plasma. Cependant, un réacteur à fusion aura une source de quantité de mouvement externe relativement faible, il est donc particulièrement important de comprendre le mécanisme de l'écoulement auto-généré observé et ses implications dans les futurs réacteurs, comme ITER. Le fait que le débit de plasma en vrac soit plus élevé que prévu sur la base des mesures d'impuretés est potentiellement une bonne nouvelle pour ITER, car moins de débit généré de l'extérieur peut être nécessaire pour obtenir le même débit de plasma.
