Le nouveau gyrotron du dispositif ST40 de Tokamak Energy réussit les tests de réception sur site

Tokamak Energy a annoncé le 29 juillet que le nouveau gyrotron destiné à son dispositif tokamak sphérique à haut champ ST40 a réussi les tests de réception sur site. Cet équipement, composant clé du système de chauffage par radiofréquence, a achevé la validation de ses performances critiques avant son installation sur le ST40.

Lors de ces tests, le gyrotron a démontré un fonctionnement stable à une puissance de 1 MW à deux fréquences, 104 GHz et 137 GHz, avec une durée d'impulsion maximale de 2 secondes. Les tests ont porté sur la répétabilité, la capacité de modulation, le contrôle de puissance et la pureté du mode, et les résultats montrent que l'équipement répond aux exigences de sortie de performance continue pour les expériences de fusion concernées.

Ce gyrotron a été construit par Kyoto Fusioneering pour Tokamak Energy, avec un cycle de développement et de fabrication de 18 mois. Une fois mis en service, l'équipement générera des ondes électromagnétiques de haute puissance pour chauffer et contrôler le plasma d'hydrogène, et assumera des fonctions telles que le démarrage et l'entraînement du courant plasma. La température du plasma concerné atteindra plusieurs fois celle du centre du Soleil.

Tokamak Energy a indiqué que la prochaine phase du projet se concentrera sur la préparation de l'émetteur, du polariseur à miroir, de la ligne de transmission et du système de contrôle, suivie de l'installation et de la mise en service sur le dispositif ST40. Une fois le gyrotron connecté, il fournira au ST40 des capacités supplémentaires de chauffage et d'entraînement de courant, soutiendra des expériences de performance plasma plus élevées et sera utilisé pour explorer des schémas de fonctionnement tels que le chauffage du plasma, l'entraînement de courant, le démarrage et l'accélération.

Le mécanisme de fonctionnement du gyrotron consiste à faire circuler un faisceau d'électrons dans un champ magnétique intense et à l'accélérer, émettant ainsi un rayonnement micro-onde. Ces micro-ondes sont transmises via un guide d'ondes au plasma composé d'isotopes d'hydrogène, leur fréquence étant accordée pour correspondre à la fréquence de résonance cyclotronique des électrons du plasma. Dans le dispositif ST40, la fréquence correspondante est de 104 GHz ou 137 GHz. Les micro-ondes interagissent avec le plasma, transférant de l'énergie aux électrons, réalisant ainsi le chauffage et l'entraînement du plasma.

Le gyrotron utilisant la technologie de chauffage par résonance cyclotronique électronique contribue à atténuer le problème d'espace limité du solénoïde central auquel sont confrontés les tokamaks sphériques. Le solénoïde central est généralement utilisé pour générer le courant plasma ; la participation du gyrotron au démarrage et à l'entraînement du courant peut fournir les conditions techniques pour réduire la taille du solénoïde central. Par rapport au chauffage par faisceau neutre, le gyrotron peut également être positionné plus loin du dispositif lui-même, tandis que le système de chauffage par faisceau neutre nécessite généralement une installation à proximité du dispositif.

Sur le ST40, Tokamak Energy prévoit de combiner le système de chauffage par faisceau neutre existant avec le système de chauffage par gyrotron afin d'étudier plus en détail les caractéristiques de fonctionnement du gyrotron, les exigences du système de contrôle et le rapport d'optimisation entre les deux méthodes de chauffage.

Ce projet fait partie de la collaboration entre Tokamak Energy et UK Fusion Energy (UKFE), et l'expérience acquise servira à l'accumulation de capacités techniques pour le programme britannique de production d'énergie par tokamak sphérique (STEP). Parallèlement, ce gyrotron participera également au programme de mise à niveau LEAPS du ST40 de Tokamak Energy. Ce programme se concentre sur la recherche liée aux systèmes au lithium et bénéficie du soutien du Département américain de l'Énergie et du Département britannique de la Sécurité énergétique et du Net Zéro.