Structures Poreuses Imprimées pour une Nouvelle Génération de Divertor – POREDGE

L’objectif du projet POREDGE est de développer une nouvelle génération de composants destinés à être en contact direct avec le plasma (dits Plasma Facing Component - PFC) dans les machines de fusion électrogènes, notamment au niveau du divertor qui concentre des flux de chaleur extrêmes (> 10 MW/m²). Notre approche innovante est basée sur l’utilisation de structures poreuses imprimées en tungstène infiltrées par de l’étain liquide qui devraient, de par leur côté auto-réparant, améliorer la résilience et la capacité de dissipation des PFCs, et donc augmenter la durabilité globale du divertor tout en réduisant le besoin de maintenance.
Le projet comprend cinq phases : (1) Modélisation numérique pour simuler le transfert de chaleur et le flux d'étain liquide au sein de la structure poreuse à des fins d'optimisation ; (2) Modélisation expérimentale avec réalisation d’un proxy en polymère permettant d’effectuer des analyses d’imagerie par résonance magnétique pour étudier la montée capillaire et la dynamique des bulles de gaz piégées au sein du matériau poreux ; (3) Développement de structures en tungstène par fabrication additive, avec contrôle de la porosité locale ; (4) Tests sous haut flux de chaleur pour évaluer la tenue en fatigue thermique et définir les cycles de maintenance dynamiques (remplissage de la matrice poreuse) ; (5) Tests sous plasma pour évaluer les interactions entre le plasma et la structure.
L’objectif de la phase finale sera de réaliser une maquette intégrant la matrice poreuse imprimée sur un matériau de structure (puits de chaleur) ainsi que le système d’approvisionnement en métal liquide. Ce prototype sera testé dans le tokamak WEST au CEA afin d’évaluer ses performances dans un environnement représentatif de la fusion. POREDGE aspire ainsi à ouvrir la voie au développement de PFCs de nouvelle génération adaptables aux futures machines de fusion électrogènes.