Thread by @Gregdt1

L'Angleterre a choisi un site pour la construction de son projet de réacteur de fusion appelé STEP.
Et c'est un site @EDFofficiel (clin d'oeil).
L'objectif reste un début des opérations dans les années 2040. De quoi parle t-on ?
#Thread
#fusion101
bbc.com/news/uk-englan…

Commençons par un petit rappel sur ce qu'est la fusion et sur les conditions nécessaires pour l'obtenir

https://twitter.com/Gregdt1/status/1327975304732807168?s=20&t=Si88r_c-d8CMAxOYUIbg0g

STEP est l'acronyme de Spherical Tokamak for Electricity Production. Il est basé sur le principe du tokamak

La fusion impose de confiner un gaz à 150 millions de degrés pour qu'il n'entre pas en contact avec les parois de la machine. Dans un tokamak, on utilise une chambre qui a la forme d'un tore et des champs magnétiques puissants

On combine un champ dit toroidal, créé par les grosses bobines bleues autour du tore, et un champ poloidal créé par un fort courant électrique dans le plasma (15 millions d'ampère dans ITER)

On crée alors une structure magnétique constituée de lignes de champs qui tournent autour du tore dans les 2 directions- une structure intrinsèquement 3D

Un tokamak est caractérisé par son rapport d'aspect (aspect ratio) le ratio entre le rayon majeur R0 et le rayon mineur a
ITER a un rayon majeur légèrement supérieur à 3: R0=6.2m, a=2m

Pendant très longtemps les tokamaks ont eu des rapports d'aspect assez grands
On cherchait à augmenter le volume du plasma

Un tokamak "sphérique" a un rapport d'aspect plus petit- typiquement inférieur à 2, et est donc plus compact

Cela permet d'avoir des plasmas avec plus fortes élongations et de mieux utiliser (en principe) le champ magnétique de part la structure du champ à l'intérieur du tore

Le concept fut étudié dans les années 1980 par Peng à PPPL aux USA. Son concept (STX) ne sera jamais construit
indico.ictp.it/event/a10172/s…

Il fut alors décidé d'en construire un petit à Culham en Angleterre- START. Il sera construit quasiment sans budget avec des pièces récupérées ici et là

L'idée est que cette géométrie doit permettre d'obtenir un meilleur ratio entre la pression du plasma et la pression magnétique- on utilise mieux le champ magnétique

L'idée est que les particules dans un tokamak sphérique passent (de par la géométrie) la plupart du temps dans la zone où le champ est le plus fort

START démontre en effet le record du monde pour bêta avec près de 40%, cela reste le record encore aujourd'hui
(il y a un petit truc derrière qui a trait au traitement des surfaces, ma spécialité)

Les 2 plus gros tokamaks sphériques dans le monde sont NSTX-Upgrade à Princeton et MAST-Upgrade à Culham

STEP est un projet financé par le gouvernement anglais qui vise à développer un premier réacteur de fusion sur la base d'un tokamak sphérique, d'ici les années 2040.
Le projet en est en phase de design conceptuel

Un aspect original est que le gouvernement a choisi de lancer des appels d'offre à chaque étape pour inclure l'industrie et développer les connaissances nécessaires.

step.ukaea.uk

Le tokamak sphérique est beaucoup plus compact qu'ITER, mais pose des questions non résolues. Pour minimiser le rapport d'aspect, le solénoïde il faut limiter la quantité de matière au centre du tore: ce qui expose la bobine centrale à de forts flux de neutrons...

Ce solénoide est nécessaire pour générer le courant dans le plasma, beaucoup de recherches sont en cours pour voir comment s'en passer.
Une solution exotique avait aussi été proposé: un solénoide amovible...

iopscience.iop.org/article/10.108…

Tokamak energy utilise également le concept du tokamak sphérique

tokamakenergy.co.uk

Pour en savoir plus sur ce qui se passe dans la fusion: