L'image du haut est un exemple de données brutes capturées par l'équipe au DIII-D montrant les fluctuations du champ magnétique. Une équation connue sous le nom de transformée de Fourier a été utilisée pour tracer la fréquence et la durée des ondes individuelles, représenté par les barres oranges dans l'image du bas. Crédit :DIII-D National Fusion Facility.
Pour créer un réacteur d'énergie de fusion pratique, les chercheurs doivent contrôler les particules appelées ions rapides. Ces ions rapides, qui sont des atomes d'hydrogène chargés électriquement, fournissent une grande partie de la capacité d'auto-échauffement du réacteur lorsqu'ils entrent en collision avec d'autres ions. Mais ils peuvent aussi échapper rapidement aux puissants champs magnétiques utilisés pour les confiner et surchauffer les parois de l'enceinte de confinement, causant des dommages.
Une équipe de l'installation nationale de fusion DIII-D a récemment adopté une approche différente pour étudier ces particules difficiles à mesurer. La recherche a montré des résultats prometteurs qui ont non seulement donné un aperçu de la physique des particules elles-mêmes, mais ils peuvent également conduire à des moyens nouveaux et fiables de surveiller et de gérer la rapidité avec laquelle les ions sont contenus dans les futurs réacteurs.
"C'est vraiment une période passionnante pour travailler sur ces types de défis dans l'énergie de fusion, " a déclaré Kathreen Thome, chercheuse au DIII-D. " La communauté mondiale de la fusion accélère sur la voie de la production d'énergie, et chaque petit aperçu supplémentaire que nous pouvons générer sur ces problèmes nous rapproche de cette destination. »
Une partie du défi de la recherche dans la mesure des ions rapides réside dans l'environnement hostile au cœur d'un tokamak, un type de réacteur à fusion. Les capteurs délicats utilisés dans les tokamaks de recherche d'aujourd'hui seraient simplement détruits dans les futurs réacteurs à fusion, qui aura une puissance beaucoup plus élevée. L'équipe DIII-D a utilisé un capteur magnétique robuste et des calculs haute performance pour capturer et interpréter une petite ondulation créée dans le champ magnétique de l'appareil par ces particules rapides. Cette fluctuation du champ magnétique (figure 1) fournit des informations sur les propriétés et le comportement des ions rapides et sur la façon dont ils interagissent avec les ondes plasma.
La prochaine étape pour la communauté de la fusion sera d'utiliser les données générées pour étendre les capacités des modèles informatiques qui interprètent le comportement des ions rapides en fonction de ces oscillations. Une fois les modèles rendus plus efficaces, ils pourraient être couplés aux capteurs magnétiques robustes des futurs réacteurs de grande puissance pour fournir un contrôle en temps réel des conditions qui affectent les ions rapides. Si cette boucle de rétroaction peut être établie, les ions rapides pouvaient non seulement être empêchés d'endommager les parois du tokamak, ils pourraient être utilisés pour chauffer le plasma plus efficacement.
