Des chercheurs du Princeton Plasma Physics Laboratory ont identifié la rotation du plasma comme le facteur clé expliquant pourquoi les particules dans les tokamaks à fusion frappent davantage un côté du système d'échappement que l'autre. Leurs simulations, qui concordent avec les expériences réelles, associent la rotation aux dérives latérales. Cette découverte pourrait améliorer la conception des futurs réacteurs à fusion.
Les expériences de fusion dans les tokamaks ont longtemps intrigué les scientifiques en raison d'un déséquilibre dans le divertor, le système d'échappement où les particules de plasma qui s'échappent frappent des plaques métalliques. Bien plus de particules atteignent la cible interne du divertor que la cible externe, ce qui complique la conception de composants résistants à la chaleur dans les réacteurs destinés à produire de l'électricité à partir de la fusion atomique. Les modèles précédents, basés uniquement sur les dérives à travers les champs (mouvement latéral des particules à travers les lignes magnétiques), ne parvenaient pas à reproduire ce schéma observé lors des expériences. La percée est venue de l'inclusion de la rotation toroïdale, le mouvement circulaire du plasma autour du tokamak. Eric Emdee, physicien de recherche associé au Princeton Plasma Physics Laboratory du département de l'Énergie des États-Unis, a dirigé l'étude publiée dans Physical Review Letters. En utilisant le code SOLPS-ITER, l'équipe a simulé les conditions du tokamak DIII-D en Californie. Ils ont testé des scénarios en alternant les dérives et la rotation, ne trouvant une correspondance avec les données qu'en intégrant la vitesse de rotation du cœur de 88,4 kilomètres par seconde parallèlement aux dérives. Emdee a expliqué : « Il y a deux composantes au flux dans un plasma... le flux parallèle, entraîné par le cœur en rotation, est tout aussi important. » L'équipe, comprenant des chercheurs du PPPL, du MIT et de la North Carolina State University, a mis en évidence le lien entre la rotation du cœur et le comportement des particules en bordure. Cette compréhension contribuera à la construction de divertors résilients pour des systèmes de fusion pratiques, avec le soutien de l'Office of Fusion Energy Sciences du DOE.
