​Dans les tokamaks, certaines conditions peuvent provoquer le « découplage » d'une partie des électrons avec le reste du plasma, appelés « runaways ». Ce phénomène est lié au fait que la force de friction subie par un électron via ses collisions coulombiennes (interactions électrostatiques entre particules chargées du plasma) avec les autres particules décroit. Les runaways forment alors un faisceau voyageant pratiquement à la vitesse de la lumière. Ce dernier ​peut impacter les Composants Face au Plasma (CFP) et engendrer des dégâts, avec des conséquences potentiellement sévères sur la disponibilité du tokamak.

Un article publié récemment dans le journal Plasma Physics and Controlled Fusion (PPCF) fait le point sur ce sujet. Il cite 488 références et est constitué de 11 sections d'environ 4 pages chacune, écrites par les principaux chercheurs du domaine concerné. Le CEA-IRFM y a apporté une contribution substantielle, notamment concernant les observations sur les tokamaks JET et WEST, et la modélisation.

L'article recense les observations de dégâts causés par des impacts de runaways sur des tokamaks passés ou actuels. Ces observations proviennent d'accidents ou d'expériences dédiées, notamment sur WEST. On y observe souvent l'éjection de débris solides et, pour les CFPs métalliques, de gouttelettes. L'analyse post-mortem montre une forte érosion des CFPs fragiles et des zones fondues avec des marques d'éclaboussures pour les CFPs métalliques. Les interactions produisent des neutrons et peuvent activer les composants. Il est également possible d'obtenir des impacts « bénins », sans dégâts visibles, grâce à une recette empirique applicable sur plusieurs tokamaks, étudiée pour atténuer les effets des faisceaux de runaways.

Pour ITER et les futurs grands tokamaks, une attention particulière est portée pour éviter la formation de faisceaux de runaways. Malgré d'importants travaux de modélisation, ces phénomènes restent complexes, surtout dans les machines de grande taille. L'accès à des impacts bénins dans ITER est incertain, rendant nécessaire l'évaluation des effets sur les CFPs pour en optimiser la conception. Des travaux sont en cours et se poursuivront selon les axes définis dans cet article.