Dynamo turbulente : expérience VKS – VKS

Le projet proposé par l'équipe « VKS » a pour objectif l'observation de la dynamo turbulente et l'étude de la turbulence magnétohydrodynamique (MHD) à grand nombre de Reynolds magnétique (Rm) dans un écoulement de fluide conducteur de l'électricité. Depuis la mise en évidence récente de l'effet dynamo dans des écoulements de sodium à géométrie fortement contrainte, cet objectif apparaît comme la nouvelle étape à franchir et est actuellement l'enjeu d'une compétition internationale intense. - Indépendamment de l'observation ou non de l'effet dynamo par l'instrument à son niveau actuel d'évolution, celui-ci permettra des mesures de turbulence MHD originales qui ne peuvent pas être réalisées ailleurs dans le monde. Celles-ci auront des retombées d'intérêt astrophysique, géophysique et relatives à la physique des instabilités des phénomènes non linéaires et de la turbulence. Les résultats attendus concernent d'abord les problèmes ouverts de la dynamo turbulente: effet des fluctuations turbulentes sur le seuil de l'effet dynamo, effet du nombre de Reynolds cinétique sur l'énergie magnétique à la saturation, dynamique à grande échelle du champ magnétique et propriétés statistiques de ses fluctuations à petite échelle, effet de la rotation sur la dynamo. Ils peuvent également apporter des réponses en turbulence MHD des écoulements astrophysiques. - L'équipe VKS, qui réunit au sein d'une collaboration des équipes du CEA Saclay, de l'ENS Lyon et de l'ENS Paris, a achevé la réalisation au CEA Cadarache d'un dispositif expérimental l'expérience VKS2 - permettant d'étudier des écoulements de sodium à Rm élevé. Il s'agit d'une évolution du premier montage VKS1- qui a permis l'étude quantitative des mécanismes d'induction du champ magnétique dans un écoulement tourbillonnaire de type von Karman entre deux turbines en rotation dans une cuve cylindrique. - Les modifications apportées comprennent, outre un doublement du volume et de la puissance injectée, la mise en ?uvre d'une régulation de température et de nouvelles mesures physiques. - Des études conduites sur des expériences modèles en eau et gallium associées à des calculs numériques ont permis de choisir une configuration de sorte que le champ de vitesse moyen engendré possède le seuil d'effet dynamo le plus bas possible. La première configuration de VKS2 permet ainsi de travailler à des Rm supérieurs au seuil calculé pour l'écoulement moyen et d'étudier l'effet des fluctuations turbulentes. On étudiera également les mécanismes d'induction sur des temps longs en présence de champs magnétiques extérieurs localisés ou non. L'évolution ultérieure du programme dépendra des premiers résultats obtenus et tirera partie de la versatilité de l'instrument VKS: différentes configurations pourront êtres testés, par exemple en augmentant ou réduisant les fluctuations turbulentes, en regardant l'effet d'une rotation globale ou d'un chaos temporel à grande échelle. -