MagnétohydrodynamiqueLa magnétohydrodynamique (MHD) est une discipline scientifique qui décrit le comportement d'un fluide conducteur du courant électrique en présence de champs électromagnétiques. Elle s'applique notamment aux plasmas, au noyau externe et même à l'eau de mer. C'est une généralisation de l'hydrodynamique (appelée plus communément dynamique des fluides, définie par les équations de Navier-Stokes) couplée à l'électromagnétisme (équations de Maxwell).
Plasma stabilityThe stability of a plasma is an important consideration in the study of plasma physics. When a system containing a plasma is at equilibrium, it is possible for certain parts of the plasma to be disturbed by small perturbative forces acting on it. The stability of the system determines if the perturbations will grow, oscillate, or be damped out. In many cases, a plasma can be treated as a fluid and its stability analyzed with magnetohydrodynamics (MHD).
Tokamak sphériquethumb|Intérieur d'un tokamak sphérique. Un tokamak sphérique est un dispositif de confinement magnétique de plasma de type tokamak permettant d'obtenir des réactions de fusions de nucléons. Un tokamak sphérique a un solénoïde central beaucoup plus fin qu'un tokamak classique. Une telle installation serait susceptible d'être utilisée pour produire de l'électricité.
Tokamakthumb|Vue intérieure du tore du Tokamak à configuration variable (TCV), dont les parois sont recouvertes de tuiles de graphite. Un tokamak est un dispositif de confinement magnétique expérimental explorant la physique des plasmas et les possibilités de produire de l'énergie par fusion nucléaire. Il existe deux types de tokamaks aux caractéristiques sensiblement différentes, les tokamaks traditionnels toriques (objet de cet article) et les tokamaks sphériques.
Fusion par confinement magnétiqueLa fusion par confinement magnétique (FCM) est une méthode de confinement utilisée pour porter une quantité de combustible aux conditions de température et de pression désirées pour la fusion nucléaire. De puissants champs électromagnétiques sont employés pour atteindre ces conditions. Le combustible doit au préalable être converti en plasma, celui-ci se laisse ensuite influencer par les champs magnétiques. Il s'agit de la méthode utilisée dans les tokamaks toriques et sphériques, les stellarators et les machines à piège à miroirs magnétiques.
Toroidal and poloidal coordinatesThe terms toroidal and poloidal refer to directions relative to a torus of reference. They describe a three-dimensional coordinate system in which the poloidal direction follows a small circular ring around the surface, while the toroidal direction follows a large circular ring around the torus, encircling the central void. The earliest use of these terms cited by the Oxford English Dictionary is by Walter M.
Énergie de fusion nucléairevignette| L'expérience de fusion magnétique du Joint European Torus (JET) en 1991. L'énergie de fusion nucléaire est une forme de production d'électricité du futur qui utilise la chaleur produite par des réactions de fusion nucléaire. Dans un processus de fusion, deux noyaux atomiques légers se combinent pour former un noyau plus lourd, tout en libérant de l'énergie. De telles réactions se produisent en permanence au sein des étoiles. Les dispositifs conçus pour exploiter cette énergie sont connus sous le nom de réacteurs à fusion nucléaire.
Générateur MHDUn générateur MHD (magnétohydrodynamique) est un convertisseur MHD, qui transforme l'énergie cinétique d'un fluide conducteur directement en électricité. Le principe de base est fondamentalement le même que pour n'importe quel générateur électrique. Les deux types de générateur utilisent tous deux un inducteur (électro-aimant) générant un champ magnétique dans un induit. Dans le cas d'un générateur conventionnel, cet induit est solide : c'est une bobine constituée d'un enroulement de fil métallique.
ITERLe réacteur thermonucléaire expérimental international, ou ITER (acronyme de l'anglais International thermonuclear experimental reactor, également mot latin signifiant « chemin » ou « voie »), est un projet international de réacteur nucléaire de recherche civil à fusion nucléaire de type tokamak, situé à proximité immédiate du centre d’études nucléaires de Cadarache à Saint-Paul-lez-Durance (Bouches-du-Rhône, France). Le projet de recherche s'inscrit dans une démarche à long terme visant à l'industrialisation de la fusion nucléaire.
État plasmathumb|upright|Le soleil est une boule de plasma. thumb|Lampe à plasma.|168x168px thumb|upright|Les flammes de haute température sont des plasmas. L'état plasma est un état de la matière, tout comme l'état solide, l'état liquide ou l'état gazeux, bien qu'il n'y ait pas de transition brusque pour passer d'un de ces états au plasma ou réciproquement. Il est visible sur Terre, à l'état naturel, le plus souvent à des températures élevées favorables aux ionisations, signifiant l’arrachement d'électrons aux atomes.
Reversed field pinchA reversed-field pinch (RFP) is a device used to produce and contain near-thermonuclear plasmas. It is a toroidal pinch which uses a unique magnetic field configuration as a scheme to magnetically confine a plasma, primarily to study magnetic confinement fusion. Its magnetic geometry is somewhat different from that of the more common tokamak. As one moves out radially, the portion of the magnetic field pointing toroidally reverses its direction, giving rise to the term reversed field.
StellaratorLe stellarator (de stellar : stellaire, et generator : générateur) est un dispositif destiné à la production de réactions contrôlées de fusion nucléaire proche du tokamak. Le confinement du plasma est entièrement réalisé par un champ magnétique hélicoïdal créé par l'arrangement complexe de bobines autour du tore, alimentées en courants forts et appelées bobines poloïdales. Le stellarator est analogue au tokamak à la différence qu'il n'utilise pas de courant toroïdal circulant à l'intérieur du plasma pour le confiner.
Bêta (physique des plasmas)The beta of a plasma, symbolized by β, is the ratio of the plasma pressure (p = n kB T) to the magnetic pressure (pmag = B2/2μ0). The term is commonly used in studies of the Sun and Earth's magnetic field, and in the field of fusion power designs. In the fusion power field, plasma is often confined using strong magnets. Since the temperature of the fuel scales with pressure, reactors attempt to reach the highest pressures possible. The costs of large magnets roughly scales like β1⁄2.
Magnetic helicityIn plasma physics, magnetic helicity is a measure of the linkage, twist, and writhe of a magnetic field. In ideal magnetohydrodynamics, magnetic helicity is conserved. When a magnetic field contains magnetic helicity, it tends to form large-scale structures from small-scale ones. This process can be referred to as an inverse transfer in Fourier space. This second property makes magnetic helicity special: three-dimensional turbulent flows tend to "destroy" structure, in the sense that large-scale vortices break up into smaller and smaller ones (a process called "direct energy cascade", described by Lewis Fry Richardson and Andrey Nikolaevich Kolmogorov).
Field-reversed configurationA field-reversed configuration (FRC) is a type of plasma device studied as a means of producing nuclear fusion. It confines a plasma on closed magnetic field lines without a central penetration. In an FRC, the plasma has the form of a self-stable torus, similar to a smoke ring. FRCs are closely related to another self-stable magnetic confinement fusion device, the spheromak. Both are considered part of the compact toroid class of fusion devices.
Induction equationIn magnetohydrodynamics, the induction equation is a partial differential equation that relates the magnetic field and velocity of an electrically conductive fluid such as a plasma. It can be derived from Maxwell's equations and Ohm's law, and plays a major role in plasma physics and astrophysics, especially in dynamo theory. Maxwell's equations describing the Faraday's and Ampere's laws read: and where: is the electric field. is the magnetic field. is the electric current density.
Onde d'Alfvénvignette|Illustration des champs dans les ondes magnétohydrodynamiques. La partie supérieure montre comment les ondes d'Alfvén peuvent être considérées comme des ondulations des lignes de champ magnétique ; la partie inférieure montre comment le champ magnétique est densifié et aminci dans une onde magnétosonique. Symboles : B0 est le champ magnétique non perturbé dans le plasma ; k est le vecteur d'onde, indiquant la direction de propagation de l'onde ; B1, E1, v1 et j1 sont les perturbations causées par l'onde dans le champ magnétique, le champ électrique, la vitesse du plasma et le courant électrique, respectivement.
Electrical resistivity and conductivityElectrical resistivity (also called volume resistivity or specific electrical resistance) is a fundamental specific property of a material that measures its electrical resistance or how strongly it resists electric current. A low resistivity indicates a material that readily allows electric current. Resistivity is commonly represented by the Greek letter ρ (rho). The SI unit of electrical resistivity is the ohm-metre (Ω⋅m).
Reconnexion magnétiquedroite|vignette|380px|Reconnexion magnétique: Ce schéma est une coupe à travers quatre domaines magnétiques séparés par une interface propice à un phénomène de reconnexion. Deux séparatrices (voir texte) divisent l'espace en quatre domaines magnétiques avec un point critique (de stagnation) au centre de la figure. Les larges flèches jaunes indiquent le mouvement général du plasma. Les lignes magnétiques et le plasma qui les porte s'écoulent vers le centre à partir du haut (lignes rouges) et du bas (lignes bleues) de l'image, reconnectent au niveau de la zone critique, puis s'évacuent vers l'extérieur à gauche et à droite.
