La ligne rouge montre la densité de courant entraînée le long de la trajectoire des micro-ondes dans un plasma DIII-D, avec le rouge plus foncé indiquant où le courant le plus important est conduit dans le plasma. Cette figure a été modélisée avec le code de lancer de rayons TORAY-GA. Crédit :Xi Chen, Installation nationale de fusion DIII-D.
Des chercheurs du DIII-D National Fusion Facility à San Diego ont démontré une nouvelle approche pour l'injection de micro-ondes dans un plasma de fusion qui double l'efficacité d'une technique critique qui pourrait avoir des implications majeures pour les futurs réacteurs de fusion. Les résultats montrent que le lancement des micro-ondes dans le plasma via une nouvelle géométrie offre des améliorations substantielles dans l'entraînement du courant plasma.
Le Dr Xi Chen présentera les résultats de l'équipe lors de la réunion annuelle de la division APS de physique des plasmas de cette semaine.
La construction de réacteurs de fusion économiques à l'avenir nécessitera de conduire efficacement le courant électrique dans des régions spécifiques du plasma, une technique connue sous le nom de commande de courant hors axe. Le courant électrique améliore la stabilité du plasma magnétiquement contenu dans les réacteurs de fusion en forme de beignet appelés tokamaks. Le courant permet au plasma de rester cohésif car il est chauffé à plus de 150 millions de degrés, où les atomes d'hydrogène commencent à fusionner et libèrent de grandes quantités d'énergie. L'une des techniques pour conduire le courant, connu sous le nom d'entraînement de courant électron-cyclotron (ECCD), utilise des micro-ondes extrêmement puissantes pour chauffer les électrons dans le plasma. Plus les micro-ondes interagissent efficacement avec les électrons énergétiques, plus le courant d'entraînement dans le plasma est grand.
Les micro-ondes ECCD étaient traditionnellement injectées de la courbe externe du tokamak vers le cœur du plasma. Modélisation informatique récente au DIII-D, cependant, l'efficacité prédite pourrait être considérablement améliorée en déplaçant le point d'injection vers le haut du tokamak et en le dirigeant soigneusement vers des points précis éloignés du centre (Figure 1). Sur la base de cette modélisation, Le Dr Chen a dirigé une équipe qui a conçu et installé un nouveau système permettant d'injecter les micro-ondes par le haut. Cette nouvelle configuration de lancement par le haut aligne la trajectoire des micro-ondes avec le champ magnétique et la distribution d'énergie du plasma, de sorte que les micro-ondes n'interagissent sélectivement qu'avec les électrons les plus énergétiques, doubler l'efficacité du courant d'entraînement.
La prédiction du doublement de l'efficacité de l'entraînement du courant hors axe en raison d'un amortissement plus sélectif de l'énergie des vagues via un système ECCD à lancement par le haut a été validée par des expériences récentes au DIII-D. À gauche, la prédiction utilisant le code quasi-linéaire Fokker-Planck CQL3D et à droite, les mesures. Crédit :Xi Chen, Installation nationale de fusion DIII-D
Les résultats expérimentaux étaient surprenants par la proximité avec laquelle ils s'alignaient sur les gains prédits par les modèles informatiques (Figure 2).
"J'avais de grandes attentes que nous allions voir des améliorations basées sur la modélisation, mais nous avons été surpris de la clarté et de la rapidité avec lesquelles nous avons doublé l'efficacité dans les mesures réelles, " a déclaré le Dr Chen. " Nous sommes très enthousiastes à l'idée de voir ces résultats et nous pensons que cela pourrait s'avérer très significatif. .
