Première création d’un plasma de fusion d’hélium

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18 décembre 2015

Le Stellarator allemand Wendelstein 7-X a réalisé son premier plasma fusion d´héliums 4, 2 Mégawatts, par chauffage ECRH de 50 millisecondes. Après plus de 10 années d´ingénierie et d´opération de montage c´est la fin de la construction de la machine mais le début des opérations d´exploitation scientifique du Stellerator Wendelstein 7-X. Le premier plasma a duré un dixième de seconde et a atteint une température d’environ un million de degrés. Apres cette première réussite, l’équipe scientifique va étendre les expériences pour examiner comment prolonger la durée des décharges de plasma et comment au mieux créer et chauffer les plasmas d’hélium par des micro-ondes. En début de l’année 2016 ils continueront avec des études d’inclusion qui préparent le premier plasma d’hydrogène.

10 décembre 2015 : premier plasma (Photo : IPP)

Le Wendelstein 7-X, abrégé W7-X ou W7X, est un prototype de réacteur à fusion de type stellarator. Avec l’installation Grande Helical Device au Japon, le W7-X est le plus grand centre de recherche au monde de ce type. Le stellarator (de l’anglais stellar : stellaire, et generator : générateur) est un dispositif analogue au tokamak destiné à la réaction de fusion nucléaire [1]. Contrairement au tokamak, le confinement du plasma est entièrement réalisé par le champ magnétique hélicoïdal créé par l’arrangement complexe de bobines autour du tore, alimentées en courants forts et appelées bobines poloïdales. Ainsi, le stellarator ne nécessite pas de courant toroïdal circulant à l’intérieur du plasma pour que celui-ci soit confiné.

Vue de l’intérieur de la bobine (Photot : IPP)

Le W7-X se situe à Greifswald, sous la responsabilité de l’Institut Max Planck pour la physique des plasmas (IPP) [2]. Il vise à permettre l’étude et la maîtrise de plasmas (gaz à très faible densité et très haute température) confinés dans une structure fermée. L’objectif à long terme de la fusion thermonucléaire est la mise au point d’une machine capable de stabiliser le plasma dans la structure et de récupérer l’énergie produite par voie neutronique pour générer de l’électricité. Les bobines supraconductrices produisent la cage magnétique pour confiner le plasma de fusion à chaud. Un anneau de 50 bobines magnétiques supraconductrices d’environ 3,5 mètres de haut, constitue le cœur du système. Refroidie par de l’hélium liquide à la température de supraconduction absolu (proche du zéro), elles consomment ainsi très peu d’énergie après la commutation. Les formes spéciales sont le résultat de calculs d’optimisation. Elles créent une cage magnétique pour le plasma particulièrement isolant d’un point de vue thermique. Afin de pouvoir faire varier le champ magnétique, une deuxième série de 20 bobines supraconductrices plates est superposée.

L’objectif du W7-X est de vérifier la capacité d’un tel plasma à fonctionner en régime continu (jusqu’à 30 minutes), condition indispensable à la poursuite des études. La construction de la machine a commencé dans les années 2000, suivi par son assemblage à partir de 2005. Avec la création d’un premier plasma, la phase finale d’expérimentation a été lancée.

[1] Pour plus d’informations sur le tokamak, voir : http://www.connaissancedesenergies.org/fiche-pedagogique/tokamak

[2] L’Institut Max-Planck de physique des plasmas (en allemand, Max-Planck-Institut für Plasmaphysik, IPP) est un institut de recherche fondamentale voué à l’étude de la physique des plasmas. Il est installé sur 2 sites : Garching près de Munich (fondé en 1960) et Greifswald (fondé en 1994). La Société Max-Planck (MPG), à laquelle l’IPP est affilié, est une organisation de recherche indépendante d’intérêt public, au statut juridique d’association.

Plus d’informations :

Source : « Magnettests an Wendelstein 7-X erfolgreich abgeschlossen », Communiqué de presse de l’IPP, 07/07/2015 - http://www.ipp.mpg.de/de/aktuelles/presse/pi/2015/06_15

Rédacteur : Daniela Niethammer, daniela.niethammer chez diplomatie.gouv.fr - www.science-allemagne.fr/