Dans leur quête pour exploiter la puissance de l’énergie de fusion, les scientifiques se penchent sur le comportement complexe des plasmas dans les dispositifs de fusion. Un phénomène particulier qui a retenu l’attention est la formation de bulles aux bords de ces plasmas, appelées modes localisés aux bords (ELM). Ces bulles peuvent entraîner une perte importante de chaleur et de particules, réduisant finalement l’efficacité globale de la réaction de fusion.

Pour mieux comprendre la physique derrière les ELM, des chercheurs de l’Institut Max Planck de physique des plasmas (IPP) et de l’École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) ont mené des recherches théoriques et des simulations numériques approfondies. Leurs découvertes fournissent de nouvelles informations sur la dynamique et l’impact des ELM dans les plasmas de fusion.

Principales conclusions :

Initiation et croissance de l’ELM :

L'équipe de recherche a identifié les conditions spécifiques dans lesquelles les ELM s'initient et se développent. Ces conditions impliquent une combinaison d’une pression plasmatique élevée et d’une orientation particulière du champ magnétique. Ces connaissances sont cruciales pour développer des stratégies visant à contrôler l’apparition des ELM et à atténuer leurs effets.

Impact sur l'efficacité de la réaction de fusion :

Les simulations ont révélé que les ELM peuvent réduire l’efficacité de la réaction de fusion jusqu’à 25 %. Cette perte est attribuée aux pertes de chaleur et de particules associées à l'éclatement des bulles d'ORME. L’optimisation du comportement de l’ELM est donc essentielle pour améliorer les performances globales des dispositifs de fusion.

Lois de mise à l'échelle pour les ELM :

Les chercheurs ont établi des lois d'échelle qui relient les caractéristiques des ELM aux paramètres du plasma tels que la température, la densité et l'intensité du champ magnétique. Ces lois d'échelle fournissent des prédictions précieuses sur la façon dont les ELM se comporteront dans différentes conditions de plasma, facilitant ainsi la conception et l'exploitation des réacteurs à fusion.

Dynamique des bulles et transport de chaleur :

En analysant la dynamique des bulles ELM, l’équipe a acquis un aperçu des mécanismes sous-jacents responsables du transport de chaleur et de la perte d’énergie. Cette compréhension peut éclairer le développement de techniques de contrôle ciblées pour minimiser les pertes liées à l’ELM.

Conclusion:

Les investigations théoriques et les simulations numériques menées par les chercheurs de l'IPP et de l'EPFL ont considérablement fait progresser notre compréhension des ELM dans les plasmas de fusion. Leurs découvertes ouvrent la voie à l’optimisation du comportement de l’ELM, à l’amélioration de l’efficacité globale des réactions de fusion et à la réalisation de l’énergie de fusion.