TORIX : plateforme expérimentale pour l’étude de la turbulence dans les plasmas magnétisés
Le dispositif
La machine TORIX est une installation expérimentale permettant l’étude des instabilités plasma en géométrie torique. Bien qu’il ne s’agisse pas d’un tokamak, TORIX reproduit des phénomènes similaires à ceux observés dans les réacteurs de fusion, notamment les instabilités responsables de la micro-turbulence.
L’enceinte à vide a une forme annulaire (grand rayon 60 cm, petit rayon 10 cm). Un filament de tungstène chauffé et polarisé génère une décharge dans un gaz d’argon à basse pression (~10 Pa), tandis qu’un champ magnétique de 0,35 T assure un confinement partiel du plasma le long du tore. Malgré des paramètres plasma plus modestes que dans les tokamaks (températures et densités ~1000 fois plus faibles), le plasma de TORIX présente des instabilités transverses au champ magnétique, d’intérêt direct pour la recherche en fusion.
Les techniques d'analyse
Plusieurs diagnostics ont été développés et sont en constante amélioration :
Sondes de Langmuir à polarisation dynamique : mesures locales et résolues dans le temps des fluctuations de densité, température électronique et potentiel.
- Caméra rapide : visualisation 2D des émissions lumineuses du plasma, à fréquence compatible avec celle des ondes instables.
Rétrodiffusion micro-onde sur la résonance hybride haute : diagnostic non-invasif permettant de détecter les fluctuations à l’échelle du millimètre, proche de la fréquence cyclotronique électronique.
Ces outils permettent une caractérisation fine des instabilités à petite échelle, essentielle pour établir des comparaisons directes avec les modèles et simulations.
Modélisation & Simulation
L’équipe a adapté les équations de Hasegawa-Wakatani pour décrire la dynamique turbulente dans les conditions spécifiques de TORIX (géométrie torique, courbure des lignes de champ, champ électrique d’équilibre). À partir du code pseudo-spectral développé par Özgür Gürcan, des simulations linéaires et non-linéaires ont été réalisées, permettant d’explorer :
La génération et la saturation des instabilités,
Le couplage entre échelles spatiales,
L’impact des structures cohérentes sur le transport radial.
Cette approche théorie – simulation – expérience permet de valider les modèles et d’enrichir la compréhension de la turbulence dans les plasmas de fusion.
