Les gouttes peuvent faire des ravages dans le plasma requis pour les réactions de fusion. Cette turbulence en forme de bulle gonfle au bord des plasmas de fusion et draine la chaleur du bord, limitant l'efficacité des réactions de fusion dans les installations de fusion en forme de beignet appelées « tokamaks ». Des chercheurs du Princeton Plasma Physics Laboratory (PPPL) du département américain de l'Énergie (DOE) ont maintenant découvert une corrélation surprenante entre les taches et les fluctuations du champ magnétique qui confine le plasma alimentant les réactions de fusion dans le cœur du dispositif.

Nouvel aspect de la compréhension

Une étude plus approfondie de cette corrélation et de son rôle dans la perte de chaleur des réacteurs à fusion magnétique aidera à produire sur Terre l'énergie de fusion qui alimente le soleil et les étoiles. "Ces résultats ajoutent un nouvel aspect à notre compréhension de la perte de chaleur au bord du plasma dans un tokamak, " a déclaré le physicien Stewart Zweben, auteur principal d'un article dans Physics of Plasmas que les éditeurs ont sélectionné comme article vedette. « Ce travail contribue également à notre compréhension de la physique des blobs, qui peut aider à prédire les performances des réacteurs à fusion tokamak. »

Les réactions de fusion combinent des éléments légers sous forme de plasma - le chaud, état chargé de la matière composé d'électrons libres et de noyaux atomiques qui constituent 99 % de l'univers visible, pour produire des quantités massives d'énergie. Les scientifiques cherchent à créer et à contrôler la fusion sur Terre en tant que source de sécurité, une puissance propre et pratiquement illimitée pour produire de l'électricité.

Les chercheurs de PPPL ont découvert le lien surprenant l'année dernière en ré-analysant des expériences réalisées en 2010 sur l'expérience nationale du tore sphérique (NSTX) de PPPL, le précurseur de l'expérience de mise à niveau nationale du tore sphérique (NSTX-U) d'aujourd'hui. Les taches et les fluctuations du champ magnétique, activité appelée « magnétohydrodynamique (MHD) », se développent dans tous les tokamaks et sont traditionnellement considérés comme indépendants les uns des autres.

Indice surprise

Le premier indice de la corrélation était la régularité frappante de la trajectoire des grosses gouttes, qui se déplacent à peu près à la vitesse d'une balle de fusil, dans des expériences analysées en 2015 et 2016. De telles gouttes se déplacent normalement de manière aléatoire dans ce qu'on appelle la "couche de grattage" au bord du plasma du tokamak, mais dans certains cas, tous les gros blobstraveled à presque le même angle et la même vitesse. De plus, le temps entre l'apparition de chaque grosse goutte au bord du plasma était presque toujours le même, coïncidant pratiquement avec la fréquence de l'activité MHD dominante dans le bord du plasma.

Les chercheurs ont ensuite suivi les signaux de diagnostic des blobs et de l'activité MHD les uns par rapport aux autres pour mesurer ce qu'on appelle le "coefficient de corrélation croisée, " qu'ils ont utilisé pour évaluer un ensemble d'expériences NSTX de 2010. Environ 10 pour cent de ces expériences ont montré une corrélation significative entre les deux variables.

Les scientifiques ont ensuite analysé plusieurs causes possibles de la corrélation, mais n'a pu trouver aucune explication convaincante. Pour comprendre et contrôler ce phénomène, Zweben a dit, une analyse et une modélisation plus poussées des données devront être effectuées, peut-être par les lecteurs du Physique des plasmas papier.