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Le chercheur scientifique principal Brian LaBombard résume ce qui pourrait être considéré comme une philosophie directrice derrière la conception et l’ingénierie des dispositifs de fusion au Plasma Science and Fusion Center (PSFC) du MIT À partir de 1972 avec le tokamak Alcator A, en passant par Alcator C (1978) et Alcator C-Mod (1991), le PSFC a utilisé des aimants à champs élevés pour confiner le plasma chaud dans des tokamaks compacts et performants. Rejoignant ce qui était alors le Plasma Fusion Center en tant qu’étudiant diplômé en 1978, juste au moment où Alcator A terminait sa course, LaBombard est l’un des rares à avoir travaillé avec chaque itération du concept de haut champ. Maintenant, il a tourné son attention vers la dernière entreprise de fusion du PSFC, un projet d’énergie de fusion appelé SPARC

Conçu en collaboration avec Commonwealth Fusion Systems (CFS), une entreprise dérivée du MIT, SPARC utilise de nouveaux aimants supraconducteurs à haute température (HTS) à champ élevé pour réaliser une fusion qui produira un gain d’énergie net Certains de ces aimants s’enrouleront de manière toroïdale autour de la chambre à vide en forme de beignet du tokamak, limitant les réactions de fusion et évitant d’endommager les parois de l’appareil.

Le PSFC a passé trois ans à rechercher, développer et fabriquer une version à l’échelle de ces bobines à champ toroïdal (TF) – la bobine modèle de champ toroïdal, ou TFMC Avant que les bobines TF puissent être construites pour SPARC, LaBombard et son équipe doivent tester la bobine modèle dans les conditions qu’elle connaîtra dans ce tokamak.

Les aimants HTS doivent être refroidis pour rester supraconducteurs et être protégés de la chaleur générée par le courant Pour les tests, le TFMC sera enfermé dans un cryostat, refroidi aux basses températures nécessaires au fonctionnement éventuel du tokamak et chargé de courant pour produire un champ magnétique La façon dont l’aimant réagit lorsque le courant est fourni à la bobine déterminera si la technologie est en place pour construire les 18 bobines TF pour SPARC

Que LaBombard fasse partie du prochain projet de fusion du PSFC n’est pas inhabituel ; qu’il est impliqué dans la conception, l’ingénierie et le test des aimants est Jusqu’en 2018, lorsqu’il dirigeait l’équipe de recherche R&D pour l’une des conceptions d’aimants envisagées pour SPARC, les plus de 30 ans de recherche célèbre de LaBombard se sont concentrés sur d’autres domaines de la question de la fusion.

En tant qu’étudiant diplômé, il a été très tôt acclamé pour les recherches qu’il a présentées dans sa thèse de doctorat Travaillant sur Alcator C, il a fait des découvertes révolutionnaires sur la physique des plasmas dans la région « limite » du tokamak, entre le bord du noyau de fusion et la paroi de la machine. Avec une modestie typique, LaBombard attribue une partie de son succès au fait que le sujet n’a pas été bien étudié et que l’Alcator C a fourni des mesures impossibles sur d’autres machines

“Les gens connaissaient la frontière, mais personne ne l’étudiait vraiment en détail Sur Alcator C, il y avait des phénomènes intéressants, tels que les marfes [rayonnement asymétrique multiforme du bord], détectés pour la première fois Cela m’a poussé à faire des mesures de couche limite très détaillées que personne n’avait jamais vues auparavant C’était un tout nouveau territoire, alors j’ai fait une grosse éclaboussure”

Cette éclaboussure l’a établi comme un chercheur de premier plan dans le domaine des plasmas limites Après un tour de deux ans à l’Université de Californie à Los Angeles à travailler sur une installation d’essai de mur de plasma appelée PISCES, LaBombard, qui a grandi en Nouvelle-Angleterre, était heureux de retourner au MIT pour rejoindre le nouveau projet Alcator C-Mod du PSFC.

Au cours des 28 années suivantes de la phase de construction et d’exploitation de C-Mod, LaBombard a continué d’apporter des contributions révolutionnaires à la compréhension des plasmas de bord et de divertor de tokamak, et à la conception de composants internes capables de survivre aux conditions difficiles et de contrôler le plasma, y ​​compris C- Le divertor à plaque cible verticale de Mod et un système unique de cryopompe à divertor Cette expérience l’a amené à concevoir le « divertisseur cible à point X » pour gérer les échappements de puissance de fusion extrême et à proposer une expérience nationale de tokamak de dérivateur avancé (ADX) pour tester de telles idées.

Depuis le début, la véritable passion de LaBombard était de créer des diagnostics révolutionnaires pour dévoiler la physique des couches limites et de guider les étudiants diplômés à faire de même : un Omegatron, pour mesurer les concentrations d’impuretés directement dans le plasma limite, résolues par le rapport charge/masse ; sondes Langmuir-Mach à balayage rapide pour mesurer les flux de plasma ; une antenne Shoelace pour donner un aperçu des fluctuations du plasma au bord ; l’invention d’une sonde de Langmuir miroir pour les mesures en temps réel de la turbulence du plasma à haute bande passante

Son expertise établie, il aurait pu poursuivre cette focalisation à la lisière du plasma grâce à des collaborations avec d’autres laboratoires et au PSFC Au lieu de cela, il se retrouve de l’autre côté de la chambre à vide, immergé dans la conception et la technologie des aimants Au défi de trouver une conception d’aimant HTS efficace pour SPARC, lui et son équipe ont été en mesure de proposer une stratégie gagnante, celle qui semblait la plus susceptible d’atteindre le champ compact et les hautes performances pour lesquels les tokamaks PSFC sont connus.

LaBombard est stimulé par sa nouvelle direction et excité par le prochain test du TFMC Son nouveau rôle profite de sa formation en physique en électricité et magnétisme Cela soutient également sa passion pour la conception et la construction d’objets, qu’il a perfectionnée en tant qu’apprenti du lycée de son père machiniste et a exploré professionnellement des systèmes de construction pour Alcator C-Mod.

“Je considère que mon rôle principal est de m’assurer que la bobine TF fonctionne électriquement, comme elle est censée le faire”, dit-il « Donc, il produit le champ magnétique sans endommager la bobine”

Un test réussi validerait la compréhension du fonctionnement de la nouvelle technologie d’aimant et préparerait l’équipe à construire des aimants pour SPARC

Parmi ceux qui supervisent les heures de test TFMC, il y aura des étudiants diplômés, actuels et anciens, rappelant à LaBombard ses propres jours d’étudiant travaillant sur Alcator C, et ses années de supervision d’étudiants sur Alcator C-Mod

“Ces étudiants ont été directement impliqués dans l’Alcator C-Mod Ils interviendraient, feraient bouger les choses – et en équipe Cet esprit d’équipe a vraiment permis à chacun de se surpasser

« Et en regardant quand SPARC prenait forme, vous pouviez voir que dans tous les domaines, des nouveaux aux plus jeunes, ils se sont vraiment impliqués dans l’esprit d’Alcator – en reconnaissant les performances plasma qui peuvent être obtenues possible par des champs magnétiques élevés”

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Aimant, Fusion nucléaire, Puissance de fusion, Tokamak, Alcator C-Mod

Actualités – FR – Manipuler des aimants en quête de fusion
Titre associé :
Manipuler des aimants dans la quête de la fusion

Source: https://news.mit.edu/2021/manipulating-magnets-quest-for-fusion-brian-labombard-0720

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