Miroir magnétique
De Wikipedia, l'encyclopédie encyclopedia
Un miroir magnétique, connu également sous le nom de piège magnétique ou parfois de pyrotron aux États-Unis, est un type de dispositif de fusion nucléaire à confinement magnétique utilisé dans certains réacteurs à fusion pour piéger le plasma à haute température à l'aide de champs magnétiques. Le miroir a été l'une des premières approches importantes pour produire de l'énergie par fusion nucléaire, aux côtés des machines stellarator et de celles à confinement par pincement (z-pinch).
Dans un miroir magnétique classique, une configuration d'électroaimants est utilisée pour créer une zone avec une densité croissante de lignes de champ magnétique aux deux extrémités d'un volume de confinement. Les particules qui s'approchent d'une extrémité sont soumises à une force de plus en plus importante, qui finit par leur faire rebrousser chemin et à les renvoyer dans la zone de confinement[1]. Cet effet miroir ne se produit que pour les particules dont la vitesse et l'angle d'approche se situe dans des plages limitées. Les particules se trouvant en dehors de ces limites s'échappent de la zone de confinement, ce qui constitue des fuites intrinsèques au miroir.
Une analyse des premiers dispositifs de fusion par Edward Teller avait montré que les premières conceptions de miroir étaient intrinsèquement instables. En 1960, des chercheurs soviétiques ont introduit une nouvelle configuration, le « minimum-B », pour résoudre le problème d'instabilité. Ce dernier a lui-même ensuite été modifiée par des chercheurs britanniques en un dispositif du nom de « bobine de base-ball », car il ressemblait à une balle de base-ball, puis par les États-Unis avec leur machine dite à « aimant yin-yang ». Chacune de ces améliorations a conduit à de nouvelles augmentations des performances, atténuant diverses instabilités, mais nécessitait des systèmes d'aimants de plus en plus gros. Le concept de miroir tandem, développé aux États-Unis et en Russie à peu près au même moment, offrait un moyen de fabriquer des machines à rendement énergétique positif sans nécessiter d'énormes aimants, ni une alimentation électrique importante.
Vers la fin des années 1970, de nombreux problèmes de conception étaient considérés comme résolus et le laboratoire national Lawrence Livermore (en anglais : Lawrence Livermore National Laboratory, ou LLNL) commença alors l'étude du Mirror Fusion Test Facility (MFTF) sur la base de ces concepts. La machine a été achevée en 1986, mais à ce moment-là, des expériences utilisant le miroir tandem, plus petit, avaient révélé de nouveaux problèmes. Du fait d'une série de coupes budgétaires, MFTF a été suspendu, puis finalement abandonné. Un concept de réacteur à fusion appelé le tore bosselé utilisait une série de miroirs magnétiques assemblés en anneau. Il a été étudié au laboratoire national d'Oak Ridge jusqu'en 1986[2]. Depuis cette période, l'approche du miroir magnétique a connu une diminution de ses développements, au profit du tokamak. Mais des recherches se poursuivent aujourd'hui dans des pays comme le Japon ou la Russie[3].