2. La fusion par confinement magnétique. Le tokamak
• Le confinement magnétique
Dans un champ magnétique B uniforme, la trajectoire d'une particule chargée est une hélice dont le centre de giration suit la ligne de force. La rotation autour de la ligne de force se fait à la pulsation cyclotronique ω = AB/M, où A est la charge et M la masse de la particule.
Le mouvement est borné dans la direction perpendiculaire au champ par l'amplitude du rayon de giration :
Le mouvement est libre le long des lignes de force et, par conséquent, le confinement n'est pas assuré. Pour qu'une réaction de fusion se produise, l'ion doit parcourir en moyenne un millier de kilomètres dans le milieu fusible sans contact avec les parois matérielles. Dans un champ magnétique non uniforme, le centre de giration de la particule est soumis lui-même à une vitesse de dérive proportionnelle à B⃗ ∧ →∇B⃗, c'est-à-dire perpendiculaire à la fois à la ligne de force et au gradient du champ.
Du fait de cette dérive, les configurations magnétiques qui s'imposent en première analyse, les configurations magnétiques fermées, ne pourront pas prendre la forme toroïdale la plus simple, dans laquelle les lignes de force sont des cercles toroïdaux concentriques. Le module du champ y varie en effet comme 1/R (R est la distance à l'axe du tore), et la vitesse de dérive verticale que subissent les particules les fait sortir rapidement de la zone utile de la configuration (fig. 4). Cet effet de dérive peut être compensé en modif […]
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