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Accueil > Français > Équipes > Plasma-Surface > Production d’ions négatifs à l’interaction plasma-surfaces

Explications

publié le , mis à jour le

Le projet ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor) a pour but de contrôler la faisabilité de contrôler la fusion thermonucléaire de noyaux d’hydrogène pour à plus long terme produire de l’énergie. Pour cela un plasma chaud de deutérium et tritium est confiné magnétiquement au coeur d’une machine de fusion (tokamak). Pour chauffer ce plasma, une solution consiste à injecter des faisceaux de deutérium atomique D énergétique (injecteurs de neutres) produits à partir de faisceaux d’ions négatifs D- neutralisés. Le développement de sources d’ions négatifs est donc primordial pour la fusion. En plasma d’hydrogène, les ions négatifs D- produits dans le volume du plasma sont trop peu nombreux pour satisfaire les conditions de flux requises pour chauffer un tokamak tel qu’ITER. Ainsi, il faut optimiser la production des ions négatifs sur les surfaces en contact avec le plasma afin d’augmenter le flux extrait de la source. Pour cela il est d’usage de déposer du césium sur les surfaces afin d’en abaisser le travail de sortie et d’augmenter la probabilité de création de ces ions négatifs. Bien qu’efficace cette technique possède des désavantages majeurs, notamment des problèmes de stabilité sur des temps d’opération longs. Ainsi, nous nous intéressons à la création des ions négatifs sur la surface de divers matériaux dans des plasmas d’hydrogène et de deutérium afin de développer de futures sources d’ions négatifs sans césium. Notre première étude concerne le graphite. Nous avons montré qu’un important flux d’ions négatifs peut être produit sur cette surface lorsqu’elle est bombardée par des ions positifs ce qui en fait un excellent candidat pour les sources d’ions négatifs. Notre but est de comprendre les mécanismes exacts de formation de ces ions négatifs. Nos résultats montrent que les mécanismes en jeu sont la rétrodiffusion d’un ion positif incident sous forme d’ion négatif, et la pulvérisation d’un atome adsorbé sous la forme d’ion négatif. Nous travaillons au développement d’une meilleure compréhension de ces mécanismes afin de pouvoir envisager des voies d’optimisation (conditions plasmas, état de surface, matériaux…), et également d’une manière plus générale afin de comprendre l’influence de la production d’ions négatifs en surface sur la cinétique des plasmas froids basse pression.