Caractérisation, Modélisation et Contrôle des Scénarios Avancés dans le Tokamak Européen JET
Résumé
The advanced scenarios, developed for less than ten years with the internal transport barriers and the control of current profile, give rise to a ‘new deal' for the tokamak as a future thermonuclear controlled fusion reactor. The Joint European Torus (JET) in United Kingdom is presently the most powerful device in terms of fusion power and it has allowed to acquire a great experience in these improved confinement regimes. The reduction of turbulent transport, considered now as closely linked to the shape of current profile optimised for instance by lower hybrid current drive or the self-generated bootstrap current, can be characterised by a dimensionless criterion. Most of useful information related to the transport barriers are thus available. Large database analysis and real time plasma control are envisaged as attractive applications. The so-called “S”-shaped transport models exhibit some interesting properties in fair agreement with the experiments, while the non-linear multivariate dependencies of thermal diffusivity can be approximated by a neural network, suggesting a new approach for transport investigation and modelling. Finally, the first experimental demonstrations of real time control of internal transport barriers and current profile have been performed on JET. Sophisticated feedback algorithms have been proposed and are being numerically tested to achieve steady-state and efficient plasmas.
Les scénarios avancés, développés depuis moins d'une dizaine d'année avec la découverte des barrières internes de transport et la maîtrise du profil de courant, insufflent un nouvel élan au tokamak en direction d'un futur réacteur à fusion thermonucléaire contrôlée. Le Joint European Torus (JET) installé au Royaume-Uni, est actuellement le dispositif expérimental le plus performant au monde en terme de puissance fusion. Il a permis d'acquérir une riche expertise sur ces régimes à confinement amélioré. La réduction du transport turbulent, désormais indissociable de l'optimisation de la forme du profil de courant - obtenue par exemple avec l'onde hybride ou le courant autogénéré de bootstrap, peut être caractérisée simplement à l'aide d'un critère qui donne accès à la plupart des informations utiles concernant les barrières . Ses deux principaux domaines d'utilisation sont l'analyse des bases de données et les applications temps réel. Les modèles de transport dits de courbe en « S » exhibent des propriétés intéressantes que conforte l'expérience, tandis que les dépendances non-linéaires et multivariables de la diffusivité thermique du plasma peuvent être approchées grâce à un réseau de neurones, suggérant un nouveau moyen d'investigation et de modélisation du transport. Enfin, les toutes premières démonstrations expérimentales de contrôle en temps réel des barrières internes de transport et du profil de courant ont été réalisées sur JET, ouvrant la voie à des systèmes d'asservissement sophistiqués.