Un séminaire animé par
Dr. Mykola IALOVEGA
Postdoc à l’Universitè de Wisconsin–Madison (Etats Unis) et dans le groupe Plasma Edge Physics with 3D Boundaries
intitulé :
Développement de méthodes de fabrication additive de composants orientés vers le plasma pour de nouveaux dispositifs de confinement de la fusion magnétique
aura lieu mardi, 28 mars à 10h30 dans la salle du Conseil – service 322 du laboratoire PIIM (Campus St. Jerome)
Résumé : Cet exposé donnera un aperçu du développement des revêtements par projection à froid pour les surfaces fonctionnelles des composants orientés vers le plasma, en particulier pour les nouveaux dispositifs de fusion par confinement magnétique qui sont actuellement en cours de construction dans le Wisconsin, aux États-Unis. Le Wisconsin HTS Axisymmetric Mirror Experiment (WHAM) est le résultat d’un partenariat public-privé entre l’UW-Madison, le MIT et Commonwealth Fusion Systems (CFS) pour construire et exploiter un dispositif compact de miroir à haut champ et démontrer une voie vers un miroir tandem axisymétrique commercial pour la production d’énergie électrique à l’échelle du réseau, d’hydrogène et plus encore. Actuellement dans sa phase finale de construction pour atteindre le premier plasma, WHAM utilisera des bobines de supercondensation à haute température REBCO (miroirs de 17 T) avec un rayon d’alésage de 5,5 cm pour confiner les plasmas chauds et denses créés à l’aide de l’ECH à haute fréquence. Le scénario de chauffage RF et l’injection de NBI seront utilisés pour créer des ions rapides en sloshing. Des plasmas quasi-stationnaires (durée du plasma >> ralentissement des ions et temps de confinement caractéristiques) seront créés avec des températures d’électrons de 1 keV, des énergies d’ions moyennes de 20 keV et des densités proches de la limite de pression du plasma. L’une des missions de la technilogie WHAM est de démontrer des techniques avancées de hadling de particules en utilisant une interface de gettering en tantale (Ta) non évaporable pour une réduction efficace de la pression neutre dans le bord du plasma, ce qui limitera les pertes associées à l’échange de charges et améliorera les performances globales du plasma. Cet objectif est atteint grâce au développement d’un procédé à l’état solide basé sur l’impact de particules de poudre à grande vitesse – connu sous le nom de pulvérisation à froid – pour créer des revêtements de tantale sur des substrats en acier inoxydable (SS). Plusieurs paramètres de pulvérisation à froid ont été testés pour obtenir des revêtements denses et bien adhérents avec un niveau de porosité minimal. Des expériences récentes d’exposition au plasma et de recuit ultérieur ont démontré la capacité des revêtements à résister à l’impact d’une fluence de particules élevée (3e25 D/m2) et d’une température de surface élevée tout en conservant l’intégrité, la surface et la morphologie des revêtements. Des expériences de désorption thermique réalisées en collaboration avec le laboratoire PIIM (Aix-Marseille Université) ont révélé la grande capacité de stockage d’hydrogène des revêtements (plus de deux ordres de grandeur par rapport au tungstène fritté exposé aux mêmes conditions d’implantation de D). Enfin, les essais d’un PFC à grande échelle projeté à froid par Ta et doté d’une fonction de chauffage pour réguler l’adsorption et la libération de l’hydrogène sont en cours à l’UW-Madison.
En outre, cette recherche apporte une expertise sur les options de fabrication additive pour les premières parois fonctionnelles et les composants de déviation pour les stellarators et les tokamaks. Par exemple, le dispositif Helically Symmetric eXperiment (HSX) de l’UW-Madison – un stellarator à petite échelle – devrait être amélioré avec une puissance de chauffage importante (jusqu’à 800 kW de puissance injectée et des densités de plasma allant jusqu’à 1e19 m-3) et un déviateur pour tester le concept de déviateur non résonant dans des conditions de plasma détaché. Il est proposé d’imprimer en 3D des parties du HSX et d’utiliser la technologie de pulvérisation à froid pour ajouter des fonctionnalités aux PFC de l’appareil.
Biographie : Licence et maîtrise en physique, Université nationale V.N. Karazin de Kharkiv, Ukraine, 2015 ; maîtrise en ingénierie nucléaire, Université de Stuttgart (Allemagne) et Université de Gand (Belgique), 2017 ; doctorat en physique des plasmas et science des matériaux, CNRS, Aix-Marseille Université et CEA Cadarache (France), 2021. Plus d’informations ici. 