Atténuation des disruptions

Les disruptions sont des instabilités qui peuvent se développer au sein du plasma et conduire à la dégradation, voire à la perte du confinement magnétique. Du fait de la très grande quantité d’énergie contenue dans le plasma, la perte de confinement consécutive à une disruption peut déposer une charge thermique significative sur les éléments internes de la chambre à vide et leur causer de graves dommages. En outre, les tensions mécaniques exercées sur d’autres composants peuvent affecter l’ensemble du tokamak et en réduire la durée de vie. Dans certaines circonstances, les intenses champs électriques créés par les disruptions peuvent donner naissance à un flux d’électrons « relativiste », c’est-à-dire animés d’une vitesse proche de celle de la lumière, qui peuvent pénétrer de plusieurs millimètres dans les composants internes de la machine et faire fondre le métal localement.

La machine ITER sera équipée d’un système d’atténuation de ces phénomènes potentiellement destructeurs. Ce système consiste à injecter dans le plasma des quantités massives de protium (hydrogène) et de néon sous forme d’éclats de glaçons qui auront pour effet de convertir l’énergie thermique et magnétique du plasma en radiations. De la taille d’un bouchon de liège, des « granulés cryogéniques », à la température de moins 268 °C seront accélérés à des vitesses supersoniques (> 1 800 km/h) et dirigés vers une surface inclinée sur laquelle ils se briseront en minuscules fragments avant de pénétrer dans le plasma, qui se trouve lui à la température de 150 millions de °C. Des injecteurs de glaçons seront positionnés sur le plan toroïdal de la chambre à vide à différents niveaux, prêts à agir dès que se manifestent les signes d’une disruption imminente. Entre le moment où l’amorce d’une disruption est détectée et l’activation du système d’atténuation, le délai est de l’ordre de quelques millisecondes. Un groupe de spécialistes internationaux collaborent avec les experts d’ITER depuis 2018 pour aider à la définition et l’affinement des caractéristiques du système d’atténuation de disruptions qui sera installer sur la machine et pour soutenir le développement des technologies. À travers trois priorités—théorie et modelage ; expériences dans les tokamaks en opération ; et technologies—ils ont développé un système sophistiqué et robuste, qui a passé l’examen de « conception finale » au début de l’année 2024.

Un groupe d’experts internationaux, répartis en trois groupes—Théorie et Modélisation, Expérimentation, Technologie—a été mis en place en 2018 pour définir et affiner les spécifications du système d’atténuation des disruptions et développer l’ingénierie requise pour le réaliser. Cette collaboration sans équivalent a débouché sur la mise au point de nombreux prototypes qui ont été testés sur différents tokamaks et installations de laboratoire. Il en est résulté, en 2024, un système robuste et sophistiqué qui a franchi avec succès l’étape d’évaluation finale (Final Design Review).