Descriptif
**PHY\_52069\_EP - Physique des plasmas et fusion thermonucléaire** En raison de sa forte ionisation, qui induit des comportements spécifiques, le plasma est un état de la matière singulier, au regard des états solide, liquide et gazeux qui structurent notre environnement terrestre. D’où son appellation de *quatrième état de la matière*. Les plasmas sont omniprésent dans l’Univers. Beaucoup de plasmas naturels, comme la surface du Soleil, les gaz interstellaires, les pulsars ou la magnétosphère terrestre, montrent des comportements spécifiques liés aux effets des forces électriques et magnétiques. La physique des plasmas a été développée non seulement pour interpréter ces plasmas, mais aussi dans la quête de la génération d’énergie par fusion nucléaire. Cette physique est structurée d’une part par des grands programmes de recherche fondamentale (en sciences de la matière, en astrophysique, en planétologie, sur les ultra-hautes intensités laser, …) et d’autre part par des recherches axées sur des enjeux sociétaux majeurs, rassemblant la fusion thermonucléaire, les processus innovants pour la structuration et la résistance des matériaux, l’environnement, la santé. Cet enseignement offre une introduction aux principes de base de la physique des plasmas et de la fusion thermonucléaires. Il est constitué par une introduction aux principes et méthodes de la physique des plasmas suivie par une présentation de la problématique de la combustion thermonucléaire contrôlée, qu’il s’agisse de la voie du confinement magnétique (le projet international ITER) ou du confinement inertiel (les projets Mégajoule en France et NIF aux USA), et enfin un aperçu des réalisations et performances des systèmes expérimentaux actuels. **Langue du cours :** AnglaisObjectifs pédagogiques
1\. Décrire et caractériser les plasmas, en identifiant leurs principales propriétés, depuis les plasmas naturels jusqu’aux plasmas de laboratoire. 2\. Identifier et interpréter les échelles caractéristiques des plasmas, notamment les échelles temporelles et spatiales. 3\. Distinguer les principales approches de modélisation des plasmas et comprendre leur domaine de validité à travers des exemples d’application, notamment l’étude des ondes. 4\. Analyser les principes physiques de la fusion thermonucléaire, en caractérisant les réactions de fusion, les taux de réaction et le critère de Lawson. Presenter les principes fondamentaux de la fusion par confinement inertiel. 5\. Expliquer la propagation et l’absorption des ondes électromagnétiques dans un plasma, en particulier dans le contexte de l’interaction laser-plasma. 6\. Interpréter certains phénomènes non linéaires dans les plasmas. Comprendre leur rôle dans la fusion par confinement inertiel. 7\. Présenter les fondements de la magnétohydrodynamique (MHD), en comprendre les principales équations et interpréter les phénomènes de dérive dans un plasma magnétisé. 8\. Caractériser les équilibres et les ondes MHD dans les plasmas magnétisés, en particulier l’équilibre dans un tokamak, et en comprendre les liens avec les principes de la fusion par confinement magnétique. 9\. Expliquer les mécanismes de stabilité et d’instabilité des plasmas magnétisés aux échelles microscopiques et macroscopiques. Identifier les principaux enjeux associés au confinement des plasmas.
36 heures en présentiel
