Développement d’une méthode flash face avant pour l’étude thermique des dépôts de surface des composants en contact avec le plasma dans les tokamaks
Les recherches, visant à développer la fusion thermonucléaire comme nouvelle source d’énergie, utilisent des dispositifs expérimentaux appelés tokamaks. Dans ce type de machine, la matière (Isotopes de l’hydrogène) est confinée par des champs magnétiques pour être chauffée à haute température (plasmas). L’interaction du plasma avec les parois du tokamak génère des flux de particules et de chaleur importants pouvant atteindre 10MW/m² en régime permanent et parfois plus lors des phases transitoires. Dans ce contexte, le tokamak WEST (W Environment in Steady state Tokamak) est utilisé comme plateforme d’essai pour étudier l’interaction du plasma avec les composants face au plasma (CFP), en particulier ceux qui seront utilisés dans le tokamak international ITER.
Au cours des campagnes expérimentales WEST, diverses dégradations des CFPs ont été observées. L’une d’entre elles est l’érosion des matériaux et leur re-déposition sur d’autres composants. Ces dépôts ont des propriétés thermiques inconnues mais probablement dégradées (faible diffusivité et/ou faible contact thermique avec le CFP). Lors des récentes campagnes expérimentales, ces dépôts ont eu un impact majeur puisqu’ils se sont détachés des CFPs et sont entrés dans le cœur du plasma, entraînant la fin prématurée de la décharge.
L’objectif de cette étude est d’améliorer notre compréhension de l’évolution des propriétés thermiques des CFPs lors de leur utilisation dans le tokamak WEST. L’enjeu sera de développer des méthodes applicables directement sur un composant de type ITER (sans découpe ni modification) pour mesurer les propriétés thermiques des dépôts (diffusivité thermique, conductivité thermique, etc.). Comme ils sont minces (de l’ordre du μm à quelques dizaines de μm), une méthode flash en face avant est développée, avec une source de chaleur laser (10ns), pour identifier les paramètres par inversion des mesures photothermiques.
Work In Progress