Descriptif

Cet enseignement offre une introduction aux principes de base de la physique des plasmas thermonucléaires, une présentation de la problématique de la combustion thermonucléaire contrôlée, qu’il s’agisse de la voie du confinement magnétique (le projet ITER) ou du confinement inertiel (le projet Mégajoule), et enfin un aperçu des réalisations et performances des systèmes expérimentaux actuels.

Sujets traités :

1- Fusion thermonucléaire. Réactions de fusion. Taux de réaction. Critère de Lawson. Critère d'allumage. Nécessité du confinement. Confinement magnétique et confinement inertiel. Le projet ITER et le projet LMJ.

2- Physique des plasmas thermonucléaires. Processus collectifs : fréquence de Langmuir, longueur de Debye. Ondes dans les plasmas non magnétisés.

3- Orbites et confinement des particules chargées. Adiabaticité et centre guide. Dérives de gradient et de courbure, force diamagnétique. Invariants adiabatiques et configurations Tokamaks. Orbites circulantes et piégées

4- Phénomènes dissipatifs et transport. Collisions coulombiennes. Equation de Landau. Relaxations électroniques et ioniques. Transport classique et néoclassique. Introduction au transport turbulent. Diffusion et convection du champ.

5- Ondes et instabilité dans les tokamaks. Dispersion des modes ioniques et électroniques. Résonance et coupures. Absorptions Landau et cyclotron. Modes d’interchange et de dérive.

6- Contrôle des plasmas thermonucléaires. Injection et extraction de particules neutres. Génération non inductive de courant. Ralentissement des neutrons et couverture tritigéne. Extraction de puissance et Divertor.

7- Confinement inertiel. Compression et allumage. Allumage par point chaud. Régime isobare et régime isochore.

8- Hydrodynamique des plasmas créés par laser. Ablation et « effet fusée ». Ecoulement auto-semblable. Transport thermique. Instabilités hydrodynamiques.

9- Interaction laser-plasma. Absorption du rayonnement. Interaction nonlinéaire laser-plasma. Force nonlinéaire (force pondéromotrice). Instabilités paramétriques.

Niveau requis : PHY430 - Physique quantique avancée et PHY433 - Physique statistique 1

Langue du cours : Français

Credits ECTS : 4