Publication laboratoire de Physique des Plasmas, l’article le plus lu dans "Physics of Plasmas”

  • mars 18, 2021

Le laboratoire de physique des plasmas de l'École Royale Militaire (LPP-ERM/KMS) est spécialisé dans le chauffage des machines à fusion par résonance cyclotronique ionique (ICRH). Cette technique consiste à envoyer de puissantes ondes électromagnétiques entre 10 et 60 MHz dans un plasma (milieu constitué d'ions et d'électrons) pour élever sa température vers les 100 millions de degrés nécessaires pour produire les réactions de fusion thermonucléaire analogues à celles du soleil. Récemment, le laboratoire a élargi la gamme de méthodes de chauffage existante et a proposé le scénario ICRH à trois ions. Le haut rendement de cette nouvelle technique de chauffage a été démontré pour la première fois expérimentalement sur le tokamak américain Alcator-C Mod du Plasma Science and Fusion Center du Massachusetts Institute of Technology (MIT). Ces premiers résultats expérimentaux ont ensuite été confirmés et substantiellement étendus sur les tokamaks Européens Joint European Torus (JET, Culham proche d'Oxford au Royaume-Uni), le plus grand tokamak au monde, et ASDEX Upgrade, un tokamak appartenant à la Société Max-Planck à Garching, près de Munich en Allemagne. Ces succès ont conduit à une publication dans la prestigieuse revue scientifique Nature Physics. Il en a résulté l’attribution du Landau-Spitzer Award, un prix distingué de l'American Physical Society en 2018, partagé entre deux collègues du LPP-ERM/KMS, Yevgen Kazakov et Jef Ongena, et deux collègues du MIT, John Wright et Steve Wukitch.

Au cours des derniers mois, l'équipe LPP-ERM/KMS, en collaboration avec des scientifiques de plus de vingt laboratoires à travers le monde, a résumé les progrès expérimentaux et les diverses applications des scénarios ICRH à trois ions dans un article de synthèse pour la revue scientifique américaine "Physics of Plasmas". En raison des jugements très positifs obtenus au cours du processus de publication, les rédacteurs en chef de la revue choisissent de promouvoir l'article dans un «Featured Paper». De plus, seulement deux semaines après sa publication officielle, l’article a reçu plus de 1000 téléchargements et il est actuellement l'un des articles les plus lus de cette prestigieuse revue américaine.

L'article explique en termes aussi didactiques que possible la physique sous-jacente de ce nouveau scénario de chauffage. Il est essentiellement une conséquence directe de l'application des équations de Maxwell dans un plasma anisotrope. Il donne lieu à de nombreuses applications prometteuses et permet l’explication de tout un groupe d'observations "remarquables" du passé avec le même principe physique.

La popularité de l'article dans la communauté scientifique de fusion montre le grand intérêt international pour le travail de l'équipe LPP-ERM/KMS, dirigée par le directeur, le professeur Michael Van Schoor, et constitue une reconnaissance mondiale de l'expertise de la recherche effectuée à l'École Royale Militaire.

Depuis sa publication, le MIT Boston a également consacré une page à l'article, citant la contribution majeure de l'ERM. 

Le document peut être téléchargé gratuitement au lien suivant.

Légende de l'illustration

Le scénario ICRH à trois ions à l'œuvre dans un plasma constitué d'un mélange de Deutérium (D) et d'Hélium-3 (3He) dans JET. Dans ce scénario, les ions de deutérium injectés avec des énergies ~ 100 keV par les injecteurs de faisceau neutre sont accélérés à ~ 2 MeV avec le scénario ICRH à trois ions. Un grand nombre de neutrons (n) sont produits au centre du plasma à partir de réactions de fusion entre ces ions D très énergétiques et les ions D thermiques (D+D 3He+n). Le nombre de neutrons produits par unité de temps est visualisé par la région colorée dans la figure (augmentant du bleu vers le rouge).