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Mieux comprendre le dépôt de chaleur sur le « divertor » d’Iter


​Une équipe de l'IRFM a réalisé des simulations numériques 3D de la turbulence du plasma de fusion dans une géométrie identique à celle d'Iter, en particulier au niveau du plancher du tokamak (divertor). Ces études permettent d'envisager des moyens de contrôle des flux thermiques reçus par les composants les plus exposés.
Publié le 13 novembre 2017
​Le changement d'échelle apporté par le réacteur de fusion Iter soulève de nombreuses difficultés. L'un des défis consiste à prédire les flux de chaleur sortant du plasma de fusion (de l'ordre de cent mégawatts) et à favoriser leur dissipation avant qu'ils ne se déposent sur la paroi du réacteur, sur une surface voisine du mètre carré. Or la description de ces processus reposait jusqu'à présent sur des lois empiriques.

C'est pourquoi l'IRFM, en collaboration avec l'Université d'Aix-Marseille, a développé le code TOKAM3X. Ce code décrit en 3D la turbulence et le transport des particules et de l'énergie associé au plasma de bord, principale composante du transport de la chaleur dans le plasma. Il permet notamment d'expliquer l'étalement du flux d'énergie sur la paroi. En 2017, les chercheurs ont franchi une étape clé du développement de TOKAM3X en traitant le problème du transport turbulent de l'énergie dans la géométrie de type « divertor » d'Iter.

La turbulence se structure en filaments. L'apparition d'une constriction du plasma (« point X ») s'accompagne d'une déformation importante de cette structure turbulente, identique à celle  observée dans les expériences grâce à des caméras ultra-rapides.

Enfin les simulations suggèrent qu'il est possible de contrôler la « couche limite » par laquelle  l'énergie quitte le plasma, en adaptant la géométrie du divertor. Il devient envisageable d'étaler davantage le flux d'énergie sur les parois.

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