CHAUFFAGE DU PLASMA DANS LE TOKAMAK TM-3 A LA RESONANCE CYCLOTRONIQUE ELECTRONIQUE DANS DES CHAMPS MAGNETIQUES JUSQU A 25 kgs*.

CHAUFFAGE DU PLASMA DANS LE TOKAMAK TM-3 A LA RESONANCE CYCLOTRONIQUE ELECTRONIQUE DANS

DES CHAMPS MAGNETIQUES JUSQU’ A 25 k G s *.

V . V . A L I K A E V , G . A . B O B R O V S K I, V . J . PQ ZNYA K , K . A . RA SU M O VA, V . V . S AN N IK Q V , Yu . A . SOKOLOV, A . A . CHMAR1NE

(P H Y S IC A PLA SM I, Académie des Sciences de l ’ U R S S , Tome 2 Volume 3, 1976, Pages 390 - 395)

CHAUFFAGE DU PLASMA DANS LE TOKAMAK TM-3 A LA RESONANCE CYCLOTRONIQUE ELECTRONIQUE DANS

DES CHAMPS MAGNETIQUES JUSQU’ A 25 ^k G ^s *.

V . V. A L IK A E V , G . A . B O B R O V S K I. V . J POZNYAK, K. A. RA SUM Q VA, V . V . SANN1KOV, Y u . A . SOKOLOV, A . A . CHMARINE

(PHYSICA PLASMI, Académie des Sciences de l’ URSS, Tome 2

Volume 3, 1976, Pages 390 - 395 )

C H A U F F A G E DU P LASM A DANS L E TOKAMAK TM-3 A LA R E SO N A N C E C Y C L O T R O N IQ U E E L E C T R O N I Q U E DANS D E S

CHAMPS M A G N E T IQ U E S J U S Q U ' A 25 k G s *

V . V . A l i k a e V j G . A . B o b r o v s k i , V . J . P o z n y a k , K . A . R a s u m o v a , V . V . S a n n i k o v , Y u . A . S o k o l o v , A . A . C h m a r i n e .

R é s u m é . -

On a p o u r s u i v i l ' é t u d e du c h a u f f a g e du p l a s m a à l a r é s o n a n c e c y c l o t r o n i q u e é l e c t r o n i q u e d a n s l e T o k a m a k TM-3 d ' u n e p a r t en a u g ­ m e n t a n t l e cham p m a g n é t i q u e à l a r é s o n a n c e , d ' a u t r e p a r t p o u r o b t e ­ n i r u n e c o n f i r m a t i o n s u p p l é m e n t a i r e du c h a u f f a g e de l a p o p u l a t i o n é l e c t r o n i q u e p r i n c i p a l e . L a c o m p a r a i s o n d e s r é s u l t a t s o b t e n u s p a r l a m é t h o d e d e l a d i f f u s i o n Thom son e t p a r l e s m e s u r e s d i a m a g n é t i q u e s a m o n t r é q u ' i l s e p r o d u i t e f f e c t i v e m e n t un c h a u f f a g e de l a p o p u l a ­ t i o n p r i n c i p a l e d e s é l e c t r o n s . I l a a i n s i é t é p o s s i b l e d ' é t u d i e r de f a ç o n p l u s e x a c t e l a dépendance de avec ri'e : on a t r o u v é que Tg oc T0 e t que l e c o e f f i c i e n t d e c o n d u c t i v i t é t h e r m i q u e XQ T e - 1. L ' é t u d e d e l a d i m i n u t i o n de l ’ i n t e n s i t é du r a y o n n e m e n t h y p e r f r é q u e n c e a p r è s l ' a r r ê t du c h a u f f a g e c y c l o t r o n i q u e é l e c t r o n i q u e p e r m e t d e c o n c l u r e que l e t e m p s d e c o n f i n e m e n t d e l ' é n e r g i e d e s é l e c t r o n s c r o î t l o r s ­ que l e u r é n e r g i e l o n g i t u d i n a l e a u g m e n t e . P o u r Hz = 5 k G s e t J = h kA on a o b t e n u ßj x

2 , 2

* T r a d u i t du r u s s e p a r P h . B r o s s i e r .

L a p e r s p e c t i v e de l ' u t i l i s a t i o n du c h a u f f a g e c y c l o t r o n i q u e é l e c t r o n i q u e du p l a s m a d a n s l e s r é a c t e u r s e s t e s s e n t i e l l e m e n t l i é e a u x r é s u l t a t s de l ' é t u d e de c e t t e m é t h o d e de c h a u f f a g e d a n s d e s c h am p s m a g n é t i q u e s é l e v é s . P a r m i l e s i n s t a l l a t i o n s e x p é r i m e n t a l e s s u r l ' i n s t a l l a t i o n TM-3 on a u t i l i s é un g é n é r a t e u r h y p e r f r é q u e n c e p e r m e t t a n t d ' a p p l i q u e r l e c h a u f f a g e p o u r d e s c h a m p s m a g n é t i q u e s l o n g i t u d i n a u x Hz j u s q u ' à 25 k G s . L a p u i s s a n c e m a x i m a l e du g é n é r a ­ t e u r e s t 60 kW, l a d u r é e m a x i m a l e de l ' i m p u l s i o n e s t 1 m s . Le c h a u f f a g e a é t é é t u d i é p o u r d e s v a l e u r s s i g n i f i c a t i v e s de Hz , c o r r e s p o n d a n t a u p r e m i e r et a u s e c o n d h a r m o n i q u e d e la r é s o n a n c e c y c l o t r o n i q u e é l e c t r o n i q u e e t pour d e s v a l e u r s m o y e n n e s d e l a d e n s i ­ t é n e ~ 0 . 3 - 1-10^3 c m ~ 3 .

D e s e x p é r i e n c e s a n t é r i e u r e s / 1_/ o n t m o n t r é q u e s o u s l ' e f f e t du c h a u f f a g e c y c l o t r o n i q u e é l e c t r o n i q u e on o b s e r v e u n e a u g m e n t a t i o n d e l ' é n e r g i e du p l a s m a q u i e s t e n r e g i s t r é e p a r l ' e f f e t d i a m a g n é t i -

q u e e t p a r l ' é m i s s i o n d e s r a y o n s X mous du p l a s m a . On a a u s s i m o n t r é q u ' i l e x i s t e d e s c o n d i t i o n s p o u r l e s q u e l l e s u n e p a r t i e i m p o r t a n t e de l ' é n e r g i e du p l a s m a e s t a c c u m u l é e d a n s l e s é l e c t r o n s e m b a l l é s .

P o u r é t u d i e r l e c h a u f f a g e d e l a p o p u l a t i o n p r i n c i p a l e d e s é l e c t r o n s , on a i n s t a l l é un d i s p o s i t i f p o u r m e s u r e r l a t e m p é r a t u r e d e s é l e c t r o n s p e n d a n t l e c h a u f f a g e p a r d i f f u s i o n l a s e r . L e s e x p é ­ r i e n c e s o n t é t é f a i t e s d a n s un r é g i m e où i l n ' y a v a i t p a s de c h a u f f a g e a p p a r e n t d e s é l e c t r o n s e m b a l l é s .

L e s f i g u r e s 1 e t 2 d o n n e n t l e s r é s u l t a t s d e s m e s u r e s d e l a v a r i a t i o n t e m p o r e l l e du c h a u f f a g e a d d i t i o n n e l d e s é l e c t r o n s p a r l a m é t h o d e du c h a u f f a g e c y c l o t r o n i q u e é l e c t r o n i q u e a u d e u x i è m e e t au

p r e m i e r h a r m o n i q u e , r e s p e c t i v e m e n t . L a d u r é e de l ' i m p u l s i o n de c h a u f f a g e é t a i t 750 p s . E n o u t r e , s u r l a f i g . 1 , on m o n t r e l a v a r i a t i o n a u c o u r s du t e m p s de l ' a u g m e n t a t i o n de t e m p é r a t u r e d e s é l e c t r o n s A T ^ £ a , m e s u r é e à l ' a i d e d e l ' e f f e t d i a m a g n é t i q u e (AT^^a =

A ( nT ) (j j_a / n e ) , l a g r a n d e u r A ( n T ) a i a é t a n t m o y e n n é e s u r l a s e c t i o n du c o r d o n de p l a s m a . On v o i t que l e s g r a n d e u r s AT]_a s e t AT-=iia se t r o u v e n t en a c c o r d q u a l i t a t i f , e t que l a c o n v e r g e n c e du t e m p s de c o n f i n e m e n t de l ' é n e r g i e a d d i t i o n n e l l e , m e s u r é à p a r t i r du d i a m a ­ g n é t i s m e du p l a s m a e t à p a r t i r d e l a d i f f u s i o n l a s e r , i n d i q u e un c h a u f f a g e d e l a c o m p o s a n t e p r i n c i p a l e du p l a s m a . P o u r v é r i f i e r q u a l i t a t i v e m e n t c e t t e a f f i r m a t i o n , on a m e s u r é l a d i s t r i b u t i o n de l a t e m p é r a t u r e é l e c t r o n i q u e s u i v a n t l e r a y o n du c o r d o n d e p l a s m a à l a f i n du c h a u f f a g e c y c l o t r o n i q u e é l e c t r o n i q u e e t s a n s c e c h a u f ­ f a g e . S u r l a f i g . 3 on p r é s e n t e l e s r é s u l t a t s de c e s e x p é r i e n c e s p o u r l e c h a u f f a g e a u p r e m i e r h a r m o n i q u e e t on d o n n e l a v a r i a t i o n r e l a ­ t i v e de l a d i s t r i b u t i o n r a d i a l e d e l a c o n c e n t r a t i o n d e s é l e c t r o n s , d é d u i t e à l ' a i d e d e l a d i f f u s i o n l a s e r . L ' i n t é g r a l e 2n / a A T l a s ( r ) n e ( r ) r d r d o n n e u n e v a l e u r q u i , à l a p r é c i s i o n d e s m e s u r e s p r è s , c o i n c i d e a v e c l ' a u g m e n t a t i o n m e s u r é e de l ' e f f e t d i a m a g n é t i q u e .

C e p e n d a n t , l a p r é c i s i o n d e s m e s u r e s de 1 ' e f f e t d i am ag n é t i qu e p o u r l e p r e m i e r h a r m o n i q u e (c h a m p m a g n é t i q u e é l e v é e t f a i b l e c o u r a n t de d é c h a r g e ) n ' e s t p a s m e i l l e u r e q u e 50 - 7 0 % .

L e s e x p é r i e n c e s f a i t e s s u r TM-3 m o n t r e n t q u e l e m é c a n i s m e d ' a b s o r p t i o n de l a p u i s s a n c e h y p e r f r é q u e n c e e s t l i n é a i r e .

1. On a t r o u v é q u e l a v a l e u r m a x i m a l e d e l a t e m p é r a t u r e é l e c t r o n i q u e a v e c l e c h a u f f a g e c y c l o t r o n i q u e é l e c t r o n i q u e s e t r o u v e d a n s l a z o n e c y c l o t r o n i q u e .

2. S i W|je > « g ( Wg e s t l a f r é q u e n c e du g é n é r a t e u r h y p e r f r é ­ q u e n c e ) d a n : t o u t e l a s e c t i o n d e l ' a n n e a u d e p l a s m a on o b s e r v e l e c h a u f f a g e c y c l o t r o n i q u e d e s é l e c t r o n s r a p i d e s p a r e f f e t D o p p l e r .

3. S i Wg = 2tt)jje e t s i l a d e n s i t é m o y e n n e du p l a s m a

n g = 6 . 1 0 ^ cm ^ l e s c o n d i t i o n s d e l a r é s o n a n c e h y b r i d e s u p é r i e u r e ne s o n t p a s r e m p l i e s d a n s t o u t e l a s e c t i o n de l ' a n n e a u de p l a s m a . L e c h a u f f a g e o b s e r v é d a n s c e c a s ne p e u t s ' e x p l i q u e r que p a r

l ' a b s o r p t i o n c y c l o t r o n i q u e é l e c t r o n i q u e d e s o n d e s é l e c t r o m a g n é t i q u e s r a p i d e s .

U . S i 2 > a)g / cüjjg > 1 , l a r é g i o n d e l a résonnance c y c l o t r o n i q u e e s t à l ’ e x t é r i e u r d e t o u t e l a s e c t i o n , m a i s l e s c o n d i t i o n s d e l a r é s o n a n c e h y b r i d e s u p é r i e u r e s o n t s a t i s f a i t e s . L ' a b s o r p t i o n e f f i c a c e de l a p u i s s a n c e h y p e r f r é q u e n c e o b s e r v é e d a n s c e c a s n ' e n t r a î n e p a s u n e a u g m e n t a t i o n s e n s i b l e de l ' é n e r g i e du p l a s m a e t d é p e n d p e u t - ê t r e de l a t r a n s f o r m a t i o n l i n é a i r e en o n d e s a m o r t i e s à l a p é r i p h é r i e où l e t e m p s de c o n f i n e m e n t de l ' é n e r g i e e s t f a i b l e . Un m é c a n i s m e d ' a b s o r p t i o n a n a l o g u e p e u t e x p l i q u e r l a d i m i n u t i o n du r e n d e m e n t du c h a u f f a g e d a n s l e s c o n d i t i o n s de l a r é s o n a n c e c y c l o t r o n i q u e é l e c t r o - n i q u e j u s q u ' à u n e v a l e u r de ~ 3 0 $ , m e s u r e e a n t é r i e u r e m e n t /2J ( s a n s o u b l i e r q u ' u n e p a r t i e de l a p u i s s a n c e e s t a b s o r b é e d a n s l e g u i d e ) .

5. L a d é p e n d a n c e du c o e f f i c i e n t d ' a b s o r p t i o n de l a p u i s s a n c e h y p e r f r é q u e n c e en f o n c t i o n de Hz e s t l a même, que c e s o i t à un f a i b l e

n i v e a u de p u i s s a n c e ( P ~ 1W) ou à un n i v e a u é l e v é ( p ~ HOW)

j_2j

L a c o n f i r m a t i o n e x p é r i m e n t a l e du c h a u f f a g e de l a p o p u l a ­ t i o n p r i n c i p a l e d e s é l e c t r o n s d a n s l e s r é g i m e s é t u d i é s a d o n n é l a p o s s i b i l i t é d ' é t u d i e r l a d é p e n d a n c e du t e m p s d e v i e de l ' é n e r g i e l e c e t t e c o m p o s a n t e du p l a s m a t e d a n s l e T o k o m a k , en f o n c t i o n de l a t e m p é r a t u r e , de f a ç o n j j l u s p r é c i s e que d a n s / ^{3 _ 7} * D a n s c e d e r n i e r c a s l e c h a u f f a g e d e s e l e c t r o n s r a p i d e s j o u a i t l e r ô l e p r i n c i p a l .

ßn p l u s du temp:- d e v i e t j c a r a c t é r i s a n t l e c o n f i n e m e n t de l ' é n e r g i e d a n s t o u t l e p l a s m a , n o u s i n t r o d u i s o n s l e t e m p s de v i e p o u r l a r é g i o n c e n t r a l du p l a s m a , x ' :

L

3/2 < n e T e >

TE = ______________________________________________

< j E > - 3/2 d / d t (< n e T e >)

T g _ "5 / 2 n Q T 0

j o E - 3 / 2 d / d t ( n 0 T 0 )

où < > d é n o t e u n e m o y e n n e s u r l e v o l u m e du p l a s m a , nq, T 0 e t j o s o n t l a d e n s i t é é l e c t r o n i q u e , l a t e m p é r a t u r e e t l a d e n s i t » de c o u r a n t a u c e n t r e du p l a s m a ( n o u s s u p p o s o n s j ( r ) ~ T e 3/ 2 ( r ) ) .

S u r l a f i g u r e U on m o n t r e l a d é p e n d a n c e de t j e t x^. a v e c l a t e m ­ p é r a t u r e d e s é l e c t r o n s o b t e n u e a p r è s c o u p u r e du g é n é r a t e u r h y p e r ­ f r é q u e n c e . L a d é p e n d a n c e ^{X g} ( T e ) a i n s i o b t e n u e e s t p e u t - ê t r e un p e u m a j o r é e , e t x £ ( T e ) un p e u m i n o r é e p a r c e q u e l a d i s t r i b u t i o n r a d i a l e d e s t e m p é r a t u r e s p e n d a n t l e c h a u f f a g e e s t p l u s p o i n t u e q u e l o r s du c h a u f f a g e J o u l e , e t p a r c e que une r e d i s t r i b u t i o n de c e t t e t e m p é r a t u r e à t r a v e r s l a c o l o n n e de p l a s m a s e p r o d u i t p e n d a n t l e s t e m p s c o n s i d é r é s .

Comme on l ' a m o n t r é a u p a r a v a n t / ^ ,5 _ / , l e c a n a l p r i n c i p a l de p e r t e d ' é n e r g i e d a n s l e p l a s m a d ' u n T o k o m a k e s t l a c o n d u c t i ­ v i t é t h e r m i q u e d e s é l e c t r o n s . L ' a b s e n c e de v a r a t i o n v i s i b l e de n e e t d ' é m i s s i o n de p u i s s a n c e p a r l e p l a s m a p e n d a n t l e c h a u f ­ f a g e c y c l o t r o n i q u e é l e c t r o n i q u e m o n t r e que p e n d a n t l ' a b s o r p t i o n de p u i s s a n c e h y p e r f r é q u e n c e i l n ' a p p a r a i t a u c u n c a n a l de p e r t e s u p p l é m e n t a i r e .

Comme p a r d é f i n i t i o n l e t e m p s de v i e e s t l i é a u c o e f f i ­ c i e n t d e c o n d u c t i v i t é t h e r m i q u e X P a r une r e l a t i o n t g ~ ( l / x | V T e | ) e t q u e , comme i l d é c o u l e d e l a f i g . 3 , l e g r a d i e n t de t e m p é r a t u r e V T e c r o î t s o u s l ' e f f e t du c h a u f f a g e , l a c r o i s s a n c e de ^{X g} e t ^{X g} a v e c l a t e m p é r a t u r e i n d i q u e u n e d i m i n u t i o n du c o e f f i c i e n t de c o n ­ d u c t i v i t é t h e r m i q u e l o r s q u e l a t e m p é r a t u r e c r o î t .

L ’ u t i l i s a t i o n du c h a u f f a g e c y c l o t r o n i q u e é l e c t r o n i q u e f o u r n i t d ' a u t r e s p o s s i b i l i t é s d ' é t u d e d e s p r o p r i é t é s du p l a s m a du T o k o m a k . L ' u n e d ' e n t r e e l l e s e s t l a p o s s i b i l i t é d ' o b t e n i r un plasma

_ 2

avec u n e v a l e u r e l e v e e de ß T = 8tt < n e T e >/H . D a n s c e b u t on a u t i l i s é un g é n é r a t e u r a v e c X ~ 1 cm. L e c h a u f f a g e s e f a i t au s e c o n d h a r m o n i q u e p o u r un champ m a g n é t i q u e de 5 kGs e t un c o u r a n t d a n s l e p l a s m a de 4 k A . S u r l a f i g . 5 on p r é s e n t e u n e s é r i e d ' o s - c i l l o g r a m m e s c a r a c t é r i s t i q u e s du r é g i m e é t u d i é . P o u r ß j ~ 2 , 2 i l ne s e p r o d u i t n i d é g r a d a t i o n v i s i b l e de l a s t a b i l i t é du p l a s ­ ma n i p e r t e de l ' é q u i l i b r e . C e p e n d a n t i l f a u t r e t e n i r que u n e

f r a c t i o n n o t a b l e de l ' é n e r g i e a c q u i s e p a r l e p l a s m a a u c o u r s du p r o c e s s u s de c h a u f f a g e a d d i t i o n n e l a pu ê t r e c o u p l é e d a n s c e r é g i m e a v e c l e s é l e c t r o n s r a p i d e s (comme i l r é s u l t e du c a r a c t è r e d e s o s c i l l o g r a m m e s ) .

U n e a u t r e p o s s i b i l i t é i n t é r e s s a n t e e s t d ' é v a l u e r l e t e m p s de v i e d e s é l e c t r o n s r a p i d e s à p a r t i r de l a d i m i n u t i o n du r a y o n ­ n e m e n t h y p e r f r é q u e n c e s u p p l é m e n t a i r e d e c e s é l e c t r o n s . D a n s c e

b u t , d a n s l e r é g i m e u j j e /a)g ~ 1 . 3 on a e n r e g i s t r é l ' é m i s s i o n é l e c t r o n i q u e c y c l o t r o n i q u e aux lo ng u eu rs d ' on de A = 1 . 2 e t 2 cm ( f i g . 6 ) . C e t t e

é m i s s i o n p r o v i e n t d e s é l e c t r o n s a y a n t d e s é n e r g i e s l o n g i t u d i n a l e s E > 15 e t 60 k e V r e s p e c t i v e m e n t ( d a n s l e c a l c u l on a t e n u c o m p t e de l ' i n h o m o g é n é i t é du champ m a g n é t i q u e e t d e l ' i n f l u e n c e de l a d e n s i t é d e s é l e c t r o n s s u r l ' i n d i c e de r é f r a c t i o n N) /1 ,

6

L a d i s t r i b u t i o n é n e r g é t i q u e d e s é l e c t r o n s q u i d é t e r m i n e n t l ' é m i s s i o n h y p e r f r é q u e n c e n ' e s t p a s m a x w e l l i e n n e , p a r c e que l e t e m p s de c o l l i s i o n é l e c t r o n - é l e c t r o n p o u r l a c o m p o s a n t e r a p i d e du p l a s m a e s t d e l ' o r d r e de l a c e n t a i n e d e m i l l i s e c o n d e s . S o u s l ' e f f e t du c h a u f f a g e c y c l o t r o n i q u e é l e c t r o n i q u e l ' é n e r g i e t r a n s v e r s a l e d e s

é l e c t r o n s a u g m e n t e e t l e u r d i s r u p t i o n é n e r g é t i q u e v a r i e ; p a r s u i t e l a v a r i a t i o n de l ' é m i s s i o n h y p e r f r é q u e n c e p e u t - ê t r e r e l i é e s o i t à l ' a u g m e n t a t i o n de l ' é n e r g i e t r a n s v e r s a l e d e s é l e c t r o n s , s o i t à l a m o d i f i c a t i o n de l e u r d i s t r i b u t i o n é n e r g é t i q u e i n i t i a l e . P a r c o n s é q u e n t l a d i m i n u t i o n de l ' é m i s s i o n e s t d é t e r m i n é e s o i t p a r l a d i m i n u t i o n de l ' é n e r g i e t r a n s v e r s a l e d e s é l e c t r o n s r a p i d e s , s o i t p a r l e r é t a b l i s s e m e n t de l a d i s t r i b u t i o n é n e r g é t i q u e i n i t i a l e

( non p e r t u r b é e ) .

L e s m é c a n i s m e s p o s s i b l e s de l a d i m i n u t i o n o b s e r v é e 1 e l ' é m i s s i o n h y p e r f r é q u e n c e s u p p l é m e n t a i r e p e u v e n t ê t r e :

1 ) un t r a n s f e r t c o u l o m b i e n de l ' é n e r g i e d e s é l e c t r o n s r a p i d e s a u x é l e c t r o n s du p l a s m a p r i n c i p a l

2 ) 1 ' i s o t r o p i s a t i o n de l ' é n e r g i e d e s é l e c t r o n s r a p i d e s p a r c o l l i s i o n s s u r l e s i o n s d ' i m p u r e t é s

3 ) l ' a c c é l é r a t i o n d e s é l e c t r o n s r a p i d e s d a n s l e ch am p s é l e c t r i q u e

k) d e s p e r t e s d i r e c t e s d e s é l e c t r o n s r a p i d e s . D a n s n o t r e c a s l ' é n e r g i e t r a n s m i s e p a r l e s é l e c t r o n s d ' é n e r g i e E ^ i 15 k e V a u x é l e c t r o n s du p l a s m a p r i n c i p a l e s t f a i b l e , c a r l e t e m p s de

t r a n s f e r t de l ' é n e r g i e T g e ^ 0 ~ 160 ms ( T e = UOO e V , n e K 3 - 1 0 ^ c m ~ 3 ) 5 e t p o u r E > 60 k e V c e t e m p s e s t e n c o r e p l u s g r a n d .

L ' i s o t r o p i s a i i o n de l ' é n e r g i e s u p p l é m e n t a i r e d e s é l e c t r o n s a v e c E (| - 15 k e V ( a v e c n^ Z ^ * 2 . 1 0 ^ cm~^ / T ? ) se p r o d u i t en un t e m p s i n f é r i e u r à l a d u r é e du c h a u f f a g e . P o u r l e s é l e c t r o n s d ' é n e r ­ g i e E - 6o k e V l e t e m p s d ' i s o t r o p i s a t i o n de l ' é n e r g i e e s t un p e u p l u s g r a n d q u e l ' i m p u l s i o n de c h a u f f a g e , m a i s r e s t e t r è s i n f é r i e u r au t e m p s de d i m i n u t i o n de l ' é m i s s i o n h y p e r f r é q u e n c e à X = 2 cm.

C e p e n d a n t s i n i Z^ e s t i n f é r i e u r à l a v a l e u r é v a l u é e d a n s l e t r a ­ v a i l / T_7 , en o r d r e de g r a n d e u r , a l o r s l a d i m i n u t i o n o b s e r v é e de

l ' é m i s s i o n h y p e r f r é q u e n c e p o u r r a i t ê t r e p a r t i e l l e m e n t i m p u t é e a _{c e} m é c a n i s m e ( l o r s de 1 ' i s o t r o p i s a t i o n l e s i g n a l a d d i t i o n n e l h y p e r f r é ­ q u e n c e ne d e v r a i t p a s t o m b e r à z é r o ) .

L a p r é s e n c e d ' u n champ é l e c t r i q u e d a n s l e p l a s m a e n t r a î n e q u e l e s é l e c t r o n s r a p i d e s d é t e r m i n a n t l ' é m i s s i o n h y p e r f r é q u e n c e à un i n s t a n t d o n n é e t à u n e f r é q u e n c e d o n n é e , e t g a g n a n t de l ' é n e r g i e d a n s l e champ é l e c t r i q u e , d é t e r m i n e n t à un i n s t a n t u l t é r i e u r l ' é m i s ­ s i o n h y p e r f r é q u e n c e à u n e a u t r e f r é q u e n c e ; c ' e s t à d i r e que l e r e n o u v e l l e m e n t d e s é l e c t r o n s d a n s u n e gamme d ' é n e r g i e d o n n é e p a r s u i t e de l ' a c c é l é r a t i o n d a n s l e champ é l e c t r i q u e , p e u t a u s s i e n t ­ r a i n e r u n e d i m i n u t i o n de l ' é m i s s i o n h y p e r f r é q u e n c e a d d i t i o n n e l l e .

L ' é v a l u a t i o n du t e m p s de d o u b l e m e n t de l ' é n e r g i e d ' u n é l e c t r o n s e d é p l a ç a n t d a n s l e champ é l e c t r i q u e s a n s s u b i r de c o l l i ­ s i o n s d o n n e une v a l e u r t r è s i n f é r i e u r e a u t e m p s d e d i m i n u t i o n du s i g n a l h y p e r f r é q u e n c e : p o u r E^ ~ 15 k e V , l e t e m p s de d o u b l e m e n t de l ' é n e r g i e ~ 200 y s . L a p r i s e en c o m p t e de l a v a l e u r n^ ~

1 U - 3

2 . 1 0 cm p e u t e n t r a i n e r une a u g m e n t a t i o n c o n s i d e r a b l e du t e m p s d ' a c c r o i s s e m e n t de l ' é n e r g i e c a r l e t e m p s de d i f f u s i o n s u r l e s i m p u r e t é s p o u r l e s é l e c t r o n s d ' é n e r g i e E ~ 15 k e V e s t de l ' o r d r e de Te i _ 150 y s . A i n s i l ' a c c é l é r a t i o n d a n s l e champ é l e c t r i q u e p e u t d é t e r m i n e r l a d i m i n u t i o n o b s e r v é e de l ' é m i s s i o n h y p e r f r é q u e n c e p u i s ­ q ue l a p r é s e n c e d ' u n e g r a n d e q u a n t i t é d ' i m p u r e t é s r a l e n t i t l e p r o c e s ­ s u s de r é t a b l i s s e m e n t de l a d i s t r i b u t i o n é n e r g é t i q u e n o n p e r t u r b é e d e s é l e c t r o n s .

A i n s i n o u s a v o n s d e u x e x p l i c a t i o n s p o s s i b l e s de l a d i m i ­ n u t i o n de l ' é m i s s i o n h y p e r f r é q u e n c e s u p p l é m e n t a i r e : l ' a c c é l é r a t i o n d a n s l e champ é l e c t r i q u e e t n ' i m p o r t e q u e l m é c a n i s m e de p e r t e s o i t d e s é l e c t r o n s r a p i d e s e ux-m êm es s o i t de l e u r é n e r g i e t r a n s v e r s a l e .

L e s t e m p s m e s u r é s de l a d i m i n u t i o n de l ' é m i s s i o n h y p e r f r é q u e n c e c o n s t i t u e n t a u s s i un m o y e n p o u r é v a l u e r l a v a l e u r m i n i m a l e du t e m p s é n e r g é t i q u e d e s é l e c t r o n s r a p i d e s : t„ - 2 ms p o u r ÿ 15 k e V e t

& il

- 9 ms p o u r E > 60 k e V .

E II '

S u r l a f i g . 7 on d o n n e l a v a l e u r d e s t e m p s de v i e de l ’ é n e r ­ g i e p o u r l e s é l e c t r o n s du p l a s m a p r i n c i p a l e t p o u r l e s é l e c t r o n s d ' é n e r g i e l o n g i t u d i n a l e E^ > 15 k e V e t 60 k e V . A c a u s e de l a v a l e u r é l e v é e de l a f r é q u e n c e de c o l l i s i o n s d e s é l e c t r o n s e m b a l l é s s u r l e s i m p u r e t é s , on p e u t s ' a t t e n d r e à c e que l e s p r o c e s s u s de t r a n s f e r t de l ' é n e r g i e de c e s é l e c t r o n s r e s s e m b l e n t a u x p r o c e s s u s d a n s l a c o m p o s a n t e p r i n c i p a l e du p l a s m a . A i n s i l a f i g u r e 7 m o n t r e que l e t e m p s de v i e de l ' é n e r g i e c r o î t a v e c l ' é n e r g i e à p e u p r è s l i n é - a i r e m e n t .

C O N C L U S I O N S .-

D a n s l e s e x p é r i e n c e s s u r TM . 3 on a m o n t r é q u e : 1) l e c h a u f f a g e c y c l o t r o n i q u e é l e c t r o n i q u e p e u t - ê t r e

a p p l i q u é a v e c s u c c è s d a n s d e s ch am p s m a g n é t i q u e s a t t e i g n a n t 25 KGs

13 - 3

e t d a n s d e s c o n c e n t r a t i o n s de p l a s m a a t t e i g n a n t 1 . 1 0 cm

2 ) l a p u i s s a n c e h y p e r f r é q u e n c e e s t t r a n s m i s e d a n s l ' e n s e m ­ b l e du p l a s m a s o u s l ' e f f e t de l ' a b s o r p t i o n é l e c t r o n i q u e c y c l o - t r o n i q u e .

3 ) à l a d i f f é r e n c e d e s e x p é r i e n c e s où l e c h a u f f a g e c y c l o ­ t r o n i q u e é l e c t r o n i q u e e s t a p p l i q u é s a n s c h a u f f a g e p r é a l a b l e , l e c h a u f f a g e c y c l o t r o n i q u e é l e c t r o n i q u e d ' u n p l a s m a de t e m p é r a t u r e é l e c t r o n i q u e i n i t i a l e é l e v é e c o n d u i t à une a b s o r p t i o n de l a p u i s ­ s a n c e i n j e c t é e p a r l a c o m p o s a n t e p r i n c i p a l e du p l a s m a e t non p a s p a r l e p e t i t g r o u p e d e s é l e c t r o n s r a p i d e s .

U) l e t e m p s de v i e de l ' é n e r g i e du p l a s m a a u g m e n t e l o r s ­ que l a t e m p é r a t u r e é l e c t r o n i q u e a u g m e n t e .

5) à l a l i m i t e du c h a u f f a g e c y c l o t r o n i q u e é l e c t r o n i q u e on a o b t e n u u n e v a l e u r f3j : 2 , 2 s a n s v i o l e r l a s t a b i l i t é n i p e r d r e l ' é q u i l i b r e de l ' a n n e a u de p l a s m a .

6) l e t e m p s de v i e de l ' é n e r g i e d e s é l e c t r o n s r a p i d e s c r o î t l o r s q u e l e u r é n e r g i e l o n g i t u d i n a l e a u g m e n t e .

I n s t i t u t de l ' é n e r g i e a t o m i q u e E n v o y é à l a r é d a c t i o n l e

I . V . K o u r t c h a t o v 18 S e p t e m b r e 19T 5

V e r s i o n c o r r i g é e n v o y é e l e 1U N o v e m b r e 1975

R E F E R E N C E S . -

1. V . V . A L I K A E V e t a l . 5^^ C o n f . on P l a s m a P h y s i c s a n d

C o n t r o l . N u c l . F u s i o n R e s . , T o k y o , 1 9 7 ^ , p a p e r CN 3 3 / A 9~U c . V . V . A L I K A E V e t a l . L e t t r e s à J E T P , 1 5 , b 1 , 1972

3- V . V . A L I K A E V e t a l . 5 e C o n f . E u r . s u r l a F u s i o n C o n t . e t l a P h y s . d e s P l a s m a s , G r e n o b l e , 1 9 7 2 , 1, 108

k. L . A . A R T S I M O V I C H , L e t t r e s à J E T P , 13 , 1 0 1 , 1971

5. G . A . B O B R O V S K I I e t a l . , J E T P , 5 9 , 1 1 0 3 , 1970

6. V . V . A L I K A E V e t a l . , F i s i k a P l a s m i , 1, 5 ^ 5 , 1975 ( EU R- C E A - F C - T R - 7 9 ^ )

7. V . V . A L I K A E V e t a l . , F i s i k a P l a s m i , 1, 5 5 6 , 1975 ( E U R - C E A - F C - T R -7 8 5)

F i g . 1 V a r i a t i o n t e m p o r e l l e du c h a u f f a g e a d d i t i o n n e l d e s é l e c t r o n s a u d e u x i è m e h a r m o n i q u e

1. a u g m e n t a t i o n de l a t e m p é r a t u r e d e s é l e c t r o n s , m e s u r é e p a r l ' e f f e t d i a m a g n é t i q u e , A T ^ a

2. a u g m e n t a t i o n de l a t e m p é r a t u r e d e s é l e c t r o n s , m e s u r é e p a r d i f f u s i o n T h o m s o n , A T j a s , a u c e n t r e de l ' a n n e a u de p l a s m a ( r = 3)

3. a u g m e n t a t i o n de l a t e m p é r a t u r e AT;j_a s à r = 2 cm.

F i g . 2 V a r i a t i o n t e m p o r e l l e du c h a u f f a g e d e s é l e c t r o n s a u p r e m i e r h a r m o n i q u e m e s u r é p a r d i f f u s i o n Thom son à r = 2 cm.

F i g . 3 D i s t r i b u t i o n r a d i a l e de l a t e m p é r a t u r e é l e c t r o n i q u e a l a f i n de l ' i m p u l s i o n de c h a u f f a g e ( 1 ) e t s a n s c h a u f f a g e ( 2 ) , e t v a r i a t i o n r e l a t i v e de l a d e n s i t é é l e c t r o n i q u e ( 3 ) .

F i g . i + D é p e n d a n c e du t e m p s de v i e de l ' é n e r g i e t^, m o y e n n é s u r l a s e c t i o n de p l a s m a , en f o n c t i o n de l a t e m p é r a t u r e é l e c ­ t r o n i q u e m o y e n n e ( 1 ) , e t t e m p s de v i e de l ' é n e r g i e d a n s l a r é g i o n c e n t r a l e du p l a s m a en f o n c t i o n de l a t e m p é r a t u r e é l e c t r o n i q u e ( 2 ) .

F i g . 5 0 s c i l l o g r a m m e s du c o u r a n t J , du f l u x m a g n é t i q u e l o n g i t u ­ d i n a l cj> , de l ' é m i s s i o n h y p e r f r é q u e n c e à X = 1 ,2 cm, du d é p l a c e m e n t h o r i z o n t a l AH , e t de l a d é r i v é e du f l u x m a g n é ­ t i q u e l o n g i t u d i n a l <f> d a n s l e r é g i m e a v e c ß j = 2 , 2 .

F i g . 6 O s c i l l o g r a m m e s de l ' é m i s s i o n d a n s l e r é g i m e “ H e ^ g ~ 1 >3 a u x l o n g u e u r s d ' o n d e X = 1 , 2 cm e t X = 2 cm.

F i g . 7 D é p e n d a n c e du t e m p s de v i e de l ' é n e r g i e d e s é l e c t r o n s r a p i d e s en f o n c t i o n de l ' é n e r g i e .

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