En projetant des pastilles de deutérium congelé (un isotope de l'hydrogène) dans un réacteur à fusion, les scientifiques du DIII-D National Fusion Facility à San Diego ont pu contrôler les instabilités du champ magnétique qui maintient le plasma de fusion ensemble. Les graphiques à droite illustrent l'historique temporel mesuré de la magnitude de l'îlot magnétique et des simulations de turbulence à l'intérieur de l'îlot avant et après une injection de pastilles. Crédit :Image composite de l'auteur; Graphiques avec l'aimable autorisation de General Atomics et Oak Ridge National Laboratory.
La fusion est un procédé non carboné pour la production d'énergie, où les atomes les plus légers fusionnent avec les plus lourds. Les réacteurs de fusion fonctionnent en confinant une "soupe" de particules chargées, connu sous le nom de plasma, dans des champs magnétiques puissants. Mais ces champs magnétiques doivent contenir le plasma suffisamment longtemps pour qu'il puisse être chauffé à des températures extrêmes - plus chaudes que le soleil - où des réactions de fusion peuvent se produire.
Mais comme un ballon qui tient de l'air, les champs magnétiques peuvent fuir, permettant à l'énergie du plasma de s'échapper. Une forme de « fuite » est un phénomène connu sous le nom d'îlot magnétique. Ce sont des structures instables dans les champs magnétiques qui déchirent des trous dans le champ et libèrent de l'énergie du plasma, arrêt de la réaction de fusion. Pour que les futures centrales à fusion produisent efficacement de l'électricité, la croissance des îlots magnétiques doit être empêchée ou éliminée. Dans certains cas, les îles peuvent être éliminées en entraînant un courant localisé à l'intérieur d'elles.
Récemment, cependant, des chercheurs du DIII-D National Fusion Facility à San Diego ont découvert une nouvelle façon d'éliminer les îles. Ils ont observé que la cuisson de pastilles congelées de l'isotope d'hydrogène deutérium profondément dans le plasma provoque le rétrécissement des îlots magnétiques. À l'aide de simulations informatiques, ils ont déterminé que le rétrécissement était probablement causé par une turbulence accrue dans le plasma en raison des pastilles injectées (Figure 1). Les calculs théoriques montrent que les îlots rétrécis peuvent être complètement éliminés avec 70 % de courant en moins à l'intérieur de l'îlot que ce qui est normalement nécessaire sans l'aide d'une injection de granulés.
"C'est une découverte importante, car il peut étendre la solution de contrôle des îlots magnétiques à des régimes opérationnels où d'autres méthodes ne sont pas applicables, " a déclaré le Dr Laszlo Bardoczi, le scientifique de General Atomics qui a dirigé l'effort. "En outre, il peut libérer des ressources de chauffage et d'entraînement de courant qui seraient autrement nécessaires pour maintenir la stabilité magnétique. L'économie de ces ressources nous permettra d'améliorer la production nette d'électricité d'un réacteur, ou ils pourraient être utilisés pour manipuler davantage le plasma afin d'obtenir de meilleures performances. Ainsi, l'approche peut offrir des avantages substantiels pour les futurs réacteurs."
