13.09.2017

Wendelstein 7-X: lancement de la seconde campagne d’expérimentations

Au cours des 15 derniers mois, l’Institut Max-Planck de physique des plasmas (IPP) de Greifswald a procédé à des travaux de transformation sur l’installation de fusion Wendelstein 7-X. Les chercheurs effectuent désormais de nouvelles expérimentations sur le plasma – avec des puissances de chauffage plus élevées et des décharges plus longues.

Outre de nouveaux appareils de chauffage et de mesure, plus de 8000 carreaux de faïence et dix modules de divertor en graphite ont été montés à l’intérieur de la cuve de plasma du Wendelstein 7-X depuis la fin de la première campagne d’expérimentations, en mars 2016. Le revêtement servira de protection pour les prochaines expérimentations, qui feront intervenir des températures plus élevées ainsi que des décharges pouvant atteindre une durée de dix secondes. Le divertor remplira de son côté un rôle bien spécifique puisqu’il permettra d’ajuster la pureté et la densité du plasma. Les carreaux de faïence apposés sur la paroi de la cuve du plasma suivent exactement le contour incurvé des bords. Des particules sont déviées de manière ciblée depuis le bord de l’anneau de plasma vers ces carreaux. Elles sont neutralisées et pompées avec les impuretés indésirables éventuellement présentes.

D’après l’IPP, les résultats des tests effectués sur le divertor du stellarator Wendelstein 7-AS, l’installation précédente, plus petite, étaient déjà encourageants. Mais seul le Wendelstein 7-X, sensiblement plus gros, présente des rapports géométriques similaires à ceux d’une centrale nucléaire – notamment en ce qui concerne le rapport entre la surface du divertor et le volume du plasma. Le professeur Thomas Klinger, chef de projet, a indiqué: «Nous sommes très heureux à l’idée de pouvoir tester la capacité de fonctionnement d’un concept de divertor d’un stellarator optimisé.» Les chercheurs de Greifswald souhaitent désormais étudier dans le détail la manière de diriger le plasma et identifier les structures de champs magnétique, les procédés de chauffage et les procédés de remplissage les plus efficaces.

Les instruments de mesure qui viennent d’être rajoutés permettront par ailleurs pour la première fois d’observer la turbulence à l’intérieur du plasma. Les remous influencent le confinement magnétique ainsi que l’isolation thermique du plasma chaud – deux valeurs importantes pour une future centrale puisqu’elles déterminent la taillent de l’installation et par là sa rentabilité. «Pour la première fois, nous allons pouvoir tester l’exactitude des prévisions théoriques pour un stellarator entièrement optimisé. En effet, si l’on compare aux installations précédentes, le Wendelstein 7-X offre des rapports nouveaux, et parfois bien meilleurs», précise M. Klinger.

Des valeurs similaires à celles d’une centrale

Etant donné que pour le chauffage par micro-ondes du plasma, les dix émetteurs de micro-ondes sont désormais opérationnels, il est possible maintenant de produire un débit énergétique plus élevé et des plasmas de plus grande densité: de 4 MJ en 2016, il sera possible désormais d’atteindre une énergie de 80 MJ, en appliquant et en testant progressivement toutes les variantes d’utilisation du chauffage par micro-ondes. Les densités de plasma obtenues jusqu’à présent, très faibles, pourront ainsi être plus que doublées pour atteindre des valeurs similaires à celles des centrales. Cela induit des conséquences majeures: en effet, seules des densités de plasma suffisantes permettent aux électrons et aux ions d’échanger efficacement de l’énergie. Jusqu’à présente, le chauffage par micro-ondes permettait simplement de chauffer les électrons jusqu’à environ 100 millions de degrés, alors que les ions n’étaient portés «qu’à» 10 millions de degrés. Dans les nouveaux plasmas, les électrons et les ions atteindront quasiment la même température, jusqu’à 70 millions de degrés.

Le Wendelstein 7-X est la plus grande installation de fusion du type stellarator au monde. Il doit permettre aux scientifiques d’étudier l’aptitude de ce type de construction pour de futures centrales.

Coup d’œil à l’intérieur de la cuve de plasma, recouverte de carreaux en graphite. L’image à droite est une photo teintée en noir et blanc d’une décharge de plasma.
Source: IPP, Jan Michael Hosan und Wigner RCP
Source: 
M.B./C.B. d’après un communiqué de presse de l’IPP du 11 septembre 2017