Opération XPM

eXpérience dans les Plasmas Magnétisés - responsable : Thierry Pierre

L’Opération de Recherche XPM (Expériences en Plasma Magnétisés) constitue l’une des actions de recherche expérimentale du laboratoire PIIM

Ces recherches de base en turbulence des plasmas et en dynamique des plasmas magnétisés ont été conduites essentiellement sur le dispositif toroïdal MISTOR (2005).

La machine à plasma MISTOR produit un plasma toroïdal autour d’un conducteur central parcouru par un fort courant et créant un champ magnétique poloïdal. Il s’agit d’une configuration sans équivalent actuellement. Le plasma est créé par décharge thermo-ionique ou par excitation microondes à une fréquence proche de la fréquence cyclotronique électronique.

Cette conception originale permet d’étudier la stabilisation de la turbulence par le cisaillement magnétique. Un temps de confinement très long comparé aux machine toriques classiques construites jusqu’à présent a été enregistré. Un plasma dense et calme est obtenu lorsque le champ électrique radial intrinsèque est supprimé par le cisaillement magnétique. Le transport radial des électrons est de type Bohm, ce qui conduit à un confinement dans notre dispositif au moins 50 fois meilleur que dans les tokamaks. Un programme de recherche sur le déconfinement pourrait être mis en place à partir de cette situation de référence.

Comme dans les tokamaks, un divertor magnétique permettrait de confiner un plasma central entouré d’une section à l’ombre des limiteurs (SOL) dans laquelle la turbulence et le déconfinement pourraient être étudiés.

Programme de recherche réalisé (2010-2012) :

Characterization des instabilités basse-fréquence induites par la collisionnalité et le champ électrique, induisant le transport anormal et le déconfinement, sur un mécanisme de type « Simon-Hoh » (1963).

Etude de la stabilisation en champ magnétique cisaillé par réduction du champ radial (Simon-Hoh instability).

Détection des modes GAM (modes géodésiques acoustiques). La résonance toroïdale acoustique est modifiée par la rotation poloïdale induite par le champ électrique radial. Ce système n’avait pas été étudié auparavant de façon détaillée en laboratoire. Des régimes chaotiques ont été enregistrés et contrôlés de façon dynamique.

Le piégeage des électrons dans les orbites bananes (miroirs internes du tore) ont été enregistrés. Cette situation expérimentales est très proche de la physique du Ring Current (Courant Annulaire) observé dans l’ionosphère et sur lequel aucune expérimentation en laboratoire n’a été réalisée jusqu’ici.

MEMBRES :
- Thiéry PIERRE, Directeur de Recherches au CNRS

http://www.researchgate.net/profile/Thiery_Pierre/

Quelques articles (2008 – -)

Toroidal magnetized plasma device with sheared magnetic field lines using an internal ring conductor, Th. Pierre, Rev. Sci. Instrum. 84, 013504, 2013
Ion velocity distribution function investigated inside an unstable magnetized plasma exhibiting a rotating nonlinear structure, C. Rebont, N. Claire, F. Doveil and T h. Pierre, Phys. Rev. Lett , 106, 225006, 2011
Direct observation of a cross-field current-carrying plasma rotating around an unstable magnetized plasma column, S. Jaeger and Th. Pierre, Physics of Plasmas 92, 2009
High frequency harmonic generation in a toroidal magnetized laboratory plasma and detection of plasma turbulence, A.Ajendouz, Th. Pierre, M. Boussouis, and K. Quotb, Europhysics Letters 81, 15001, 2008