Imaginez un vent fort soufflant contre un arbre jusqu'à ce qu'il soit renversé. Une telle action imiterait le processus qui provoque des explosions de chaleur dommageables appelées modes localisés aux bords (ELM) dans les installations de fusion appelées tokamaks, que les scientifiques utilisent pour développer sur Terre l'énergie de fusion qui alimente le soleil et les étoiles. De telles explosions de chaleur se produisent normalement lorsque la pression au bord du gaz plasma chaud qui alimente les réactions de fusion atteint un pic, provoquant une éruption de chaleur contre les parois du tokamak, un peu comme un arbre s'effondrant finalement dans un vent croissant.

Cependant, Des chercheurs du laboratoire de physique du plasma de Princeton (PPPL) du département américain de l'Énergie (DOE) ont récemment découvert que les sursauts de chaleur peuvent parfois se produire pendant la récupération après des éruptions, offrant ainsi un nouvel aperçu de ce qui déclenche les sursauts. Les résultats, sur la base des données recueillies lors d'expériences passées sur l'installation de fusion nationale DIII-D que General Atomics exploite pour le DOE à San Diego, Californie, pourrait aider à apprivoiser les processus potentiellement dommageables.

Réseau de vagues

"Recoller les points ensemble, nous avons constaté qu'un réseau d'ondes en interaction joue soudainement un rôle dans le processus des ELM pendant la récupération, " a dit Julien Dominski, un physicien PPPL et auteur principal d'un article décrivant les résultats de Physique des plasmas et fusion contrôlée . "Ces ondes se rejoignent et échangent brusquement de l'énergie, " Dominski a dit, "causant le" piédestal "au bord du plasma à s'écraser et à libérer des bouffées de chaleur."

Ce réseau, qui se compose de triades de vagues, est la clé du déclenchement, dit Dominski. "Parfois, le réseau peut être excité sans provoquer le crash brutal, " a-t-il dit. " Cela nous a permis d'examiner la physique régissant cette nouvelle image. "

Les découvertes découlent d'efforts visant à reproduire des réactions de fusion qui combinent des éléments légers sous forme de plasma - l'état de la matière composé d'électrons libres et de noyaux atomiques qui constituent 99% de l'univers visible - pour générer des quantités massives d'énergie dans le soleil et étoiles. Les tokamaks sont les dispositifs les plus populaires que les scientifiques du monde entier utilisent dans des expériences pour capturer et contrôler l'énergie de fusion, dans l'espoir de créer une réserve pratiquement inépuisable d'énergie sûre et propre pour produire de l'électricité.

Image émergente

"Les nouvelles découvertes sont une image émergente du mécanisme de déclenchement des ELM, " a déclaré Ahmed Diallo, un physicien PPPL et co-auteur de l'article. "La découverte de ce réseau ouvre un nouveau chapitre dans l'étude des ELM."

Coïncidant avec ces réseaux, les physiciens ont trouvé, sont des perturbations au bord du plasma causées par un dispositif appelé injecteur à faisceau neutre (NBI) qui est utilisé pour chauffer et alimenter le plasma. Les intervalles de millisecondes entre les perturbations NBI correspondent aux intervalles entre les occurrences du réseau, les scientifiques ont remarqué. « Etablir cette connexion était passionnant et nous a donné un aperçu d'une nouvelle façon de déclencher les ELM, ", ont déclaré les auteurs.

Les chercheurs visent ensuite à mener des expériences pour étudier comment les déclencheurs des ELM peuvent varier et à tester l'utilisation des faisceaux NBI pour contrôler les rafales. Le soutien à cette recherche provient du DOE Office of Science.