Le pouls du plasma : ce qui fait trembler un tokamak express
À l'intérieur d'un tokamak — une installation en forme de beignet où le plasma est maintenu par des champs magnétiques — le gaz chaud de particules chargées peut se mettre à trembler. Tout est calme au début, puis la température chute brusquement, et des dents de scie apparaissent sur le graphique. Ces événements sont appelés oscillations de dents de scie, et ils peuvent entraver le démarrage de la réaction de fusion.
Pour la première fois, les scientifiques ont calculé en détail comment ces oscillations apparaissent dans le réacteur SPARC en cours de conception. Ils ont utilisé un modèle informatique qui prend en compte le comportement tridimensionnel du plasma et ses propriétés électriques. Il s'avère que le principal coupable est une instabilité interne, semblable à la torsion d'un câble de lignes de champ magnétique. Lorsque la torsion devient trop forte, le plasma se réorganise brusquement — et la température chute.
Les calculs ont montré que même une légère variation de la température ou de la forme du courant à l'intérieur du plasma peut fortement influencer le moment de la rupture. Si l'on ne tient pas compte des facteurs stabilisants, comme les particules rapides, la rupture se produit presque immédiatement après que la torsion atteint un niveau critique. Cela signifie que dans le SPARC réel, les oscillations de dents de scie pourraient commencer plus tôt que prévu, et il faudra les contrôler.
Comprendre ces oscillations permettra de prédire plus précisément la quantité de chaleur perdue par le plasma et, à terme, de rapprocher le démarrage des premières centrales à fusion.
Les oscillations de dents de scie doivent leur nom au fait que, sur un graphique de température, elles ressemblent à des dents de scie : une montée lente suivie d'une chute brutale.