1.1 Physique des plasmas
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Face à l’extrême diversité des conditions de densité et température de ces structures,
il pourrait sembler difficile d’envisager l’étude de l’ionosphère, de la magnétosphère,
du vent solaire, de la couronne solaire, des intérieurs stellaires, des atmosphères stellaires, etc. à l’aide d’un outil unique. Malgré cette difficulté apparente, la physique
des plasmas se révèle pertinente pour l’étude de l’ensemble de ces objets et constitue un vaste champ de connaissances structuré autour d’un ensemble de concepts,
méthodes et résultats fondamentaux permettant l’étude de systèmes aussi variés ;
l’objectif de cet ouvrage est de présenter ces concepts, méthodes, outils et résultats.
Au-delà de son intérêt en tant qu’outil de référence pertinent pour l’étude des problèmes d’astrophysique et de physique spatiale, la physique des plasmas se situe
aussi en amont d’un vaste champ d’applications technologiques ; par exemple, dans
les domaines des hautes technologies que sont la micro-électronique et l’exploration
spatiale : plus de la moitié des opérations de fabrication des processeurs et mémoires
sont actuellement effectuées dans des réacteurs plasmas et les propulseurs plasmas
sont considérés comme l’option la plus pertinente pour une mission habitée vers
Mars.
Au cours de ces dernières années, la pénétration des procédés plasmas dans les processus industriels a augmenté de façon extrêmement rapide ; bien qu’elles ne soient
pas encore identifiées en tant que secteur industriel spécifique, les technologies plasmas sont devenues indispensables aussi bien dans des domaines innovants comme
les nouveaux matériaux, les nanotechnologies et la propulsion spatiale, que dans des
domaines plus classiques tels que la sidérurgie, l’éclairage ou la chimie.
Enfin, au-delà des applications industrielles, la physique des plasmas est l’outil
essentiel pour comprendre les différents systèmes expérimentaux mis en œuvre
dans le cadre des programmes de recherche sur la fusion thermonucléaire ; la fusion
nucléaire du deutérium et du tritium en phase plasma constituant la seule option, à
long terme, pour palier à l’épuisement des ressources en énergie fossile. La figure
1.2 présente quelques valeurs typiques de densités et températures de ces plasmas
thermonucléaires et industriels.
L’usage est de structurer les recherches en physique des plasmas en trois grandes
communautés et de distinguer respectivement :
• la physique des plasmas industriels,
• la physique des plasmas thermonucléaires,
• la physique des plasmas naturels, spatiaux et astrophysiques.
Ces trois communautés de recherche ont en commun un ensemble d’outils, de
méthodes et de résultats constituant la physique des plasmas. Cet ouvrage, à vocation généraliste, est construit autour de l’ensemble des connaissances et résultats
communs à ces trois communautés.
© Dunod – La photocopie non autorisée est un délit
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Face à l’extrême diversité des conditions de densité et température de ces structures,
il pourrait sembler difficile d’envisager l’étude de l’ionosphère, de la magnétosphère,
du vent solaire, de la couronne solaire, des intérieurs stellaires, des atmosphères stellaires, etc. à l’aide d’un outil unique. Malgré cette difficulté apparente, la physique
des plasmas se révèle pertinente pour l’étude de l’ensemble de ces objets et constitue un vaste champ de connaissances structuré autour d’un ensemble de concepts,
méthodes et résultats fondamentaux permettant l’étude de systèmes aussi variés ;
l’objectif de cet ouvrage est de présenter ces concepts, méthodes, outils et résultats.
Au-delà de son intérêt en tant qu’outil de référence pertinent pour l’étude des problèmes d’astrophysique et de physique spatiale, la physique des plasmas se situe
aussi en amont d’un vaste champ d’applications technologiques ; par exemple, dans
les domaines des hautes technologies que sont la micro-électronique et l’exploration
spatiale : plus de la moitié des opérations de fabrication des processeurs et mémoires
sont actuellement effectuées dans des réacteurs plasmas et les propulseurs plasmas
sont considérés comme l’option la plus pertinente pour une mission habitée vers
Mars.
Au cours de ces dernières années, la pénétration des procédés plasmas dans les processus industriels a augmenté de façon extrêmement rapide ; bien qu’elles ne soient
pas encore identifiées en tant que secteur industriel spécifique, les technologies plasmas sont devenues indispensables aussi bien dans des domaines innovants comme
les nouveaux matériaux, les nanotechnologies et la propulsion spatiale, que dans des
domaines plus classiques tels que la sidérurgie, l’éclairage ou la chimie.
Enfin, au-delà des applications industrielles, la physique des plasmas est l’outil
essentiel pour comprendre les différents systèmes expérimentaux mis en œuvre
dans le cadre des programmes de recherche sur la fusion thermonucléaire ; la fusion
nucléaire du deutérium et du tritium en phase plasma constituant la seule option, à
long terme, pour palier à l’épuisement des ressources en énergie fossile. La figure
1.2 présente quelques valeurs typiques de densités et températures de ces plasmas
thermonucléaires et industriels.
L’usage est de structurer les recherches en physique des plasmas en trois grandes
communautés et de distinguer respectivement :
• la physique des plasmas industriels,
• la physique des plasmas thermonucléaires,
• la physique des plasmas naturels, spatiaux et astrophysiques.
Ces trois communautés de recherche ont en commun un ensemble d’outils, de
méthodes et de résultats constituant la physique des plasmas. Cet ouvrage, à vocation généraliste, est construit autour de l’ensemble des connaissances et résultats
communs à ces trois communautés.
© Dunod – La photocopie non autorisée est un délit