Vers un confinement à micro-échelle des plasmas chauds – MicroPlasma

La fusion offre la promesse d'une énergie illimitée, propre et sûre. De nombreux modèles de réacteurs de fusion ont été proposés, mais la plupart d'entre eux ont été affectés par des instabilités et des turbulences qui dégradent le confinement. La principale solution pour améliorer le confinement a été de construire des réacteurs de plus en plus grands. Cela a abouti à un projet international aux proportions pharaoniques, ITER, d'un diamètre de 30 m. Mais l'économie devient défavorable à cette échelle gigantesque, et il n'est même pas sûr qu'ITER soit un jour achevé.

Nous posons ici la question inverse : Quel est le plus petit réacteur capable de confiner un plasma de fusion ? Une échelle naturelle pour un plasma est la longueur de Debye ?, qui est l'échelle de longueur sur laquelle la charge d'une particule est ressentie avant qu'elle ne soit écrantée par des charges opposées. Pour une fusion, la longueur de Debye est de l'ordre de ?~100 µm, ce qui suggère que l'échelle microscopique est une échelle naturelle pour les plasmas de fusion. Cela soulève immédiatement une question : Pouvons-nous confiner un plasma dans un réacteur micrométrique suffisamment longtemps pour obtenir la fusion ? C'est la question fondamentale à laquelle nous souhaitons répondre. Si la fusion à micro-échelle était possible, elle ouvrirait une nouvelle voie car les microsystèmes sont beaucoup moins chers à construire et à remplacer, et sont plus portables que des infrastructures gigantesques. L'analyse dimensionnelle suggère que le confinement devrait être possible avec des potentiels électriques réalisables dans les microsystèmes (~1-100 kV). L'un des principaux objectifs de ce projet sera de valider cette analyse dimensionnelle et d'estimer le temps de confinement par une approche combinant physique des plasmas et microingénierie.