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1 • Électrons, ions et plasmas
E
G1
G2
C
Figure 1.9 Schéma de principe
d’un réacteur à décharge couronne
pour la dépollution.
La figure 1.9 présente le schéma de principe d’un tel réacteur de dépollution, le flux
de gaz primaire arrive en haut du cylindre
(G1) et le gaz dépoussiéré (G2) est collecté
en bas de ce même cylindre ; le cylindre
constitue la chambre à plasma, une haute
tension est maintenu entre la paroi intérieur
du cylindre et un fil coaxial, cette tension
génère un champ électrique radial (E) qui
entretient une décharge électrique de type
couronne.
Les ions de cette décharge chargent les
poussières qui sont ainsi collectées en bas
de la chambre cylindrique (C) par simple
attraction électrostatique, à l’aide d’un système d’électrodes annexes.
1.2.2 Tokamaks
Les réacteurs radiofréquence pour la gravure, le dépôt et l’implantation ionique
génèrent des plasmas dont la fonction ultime relève du traitement des matériaux ;
le traitement de l’énergie est aussi un vaste champ d’application des technologies
plasma. En effet, que ce soit pour la production d’énergie dans les systèmes
thermonucléaires tokamaks, ou pour la propulsion des systèmes spatiaux avancés, le
potentiel des technologies plasmas permet d’envisager des modes de fonctionnement
et des performances inaccessibles aux technologies de l’énergie actuelles.
La figure 1.10 résume les performances des systèmes énergétiques classiques et de
quelques technologies plasma. Afin d’identifier la spécificité de ces technologies,
considérons l’ensemble des milieux portés à haute température, ou à haute énergie,
et représentons en abscisse l’énergie par nucléon E et en ordonnée le nombre de
particules ainsi chauffées ou accélérées par unité de volume N .
• À haute énergie et basse densité les technologies classiques des accélérateurs permettent d’accélérer des faisceaux peu denses (A).
• À basse énergie et haute densité les technologies classiques des moteurs de fusées
et des turbines permettent de chauffer et d’accélérer des flux de matière importants
mais à des niveaux énergétiques modestes (M).
• Entre ces deux extrêmes, les technologies plasma (P) permettent de transférer une
quantité significative d’énergie vers une quantité significative de matière.
Les plasmas offrent ainsi la possibilité de développer de nouvelles technologies
inovantes, basées sur des principes physiques originaux, dont les performances sont
supérieures aux moteurs et accélérateurs classiques. La zone W du diagramme est
© Dunod – La photocopie non autorisée est un délit
1 • Électrons, ions et plasmas
E
G1
G2
C
Figure 1.9 Schéma de principe
d’un réacteur à décharge couronne
pour la dépollution.
La figure 1.9 présente le schéma de principe d’un tel réacteur de dépollution, le flux
de gaz primaire arrive en haut du cylindre
(G1) et le gaz dépoussiéré (G2) est collecté
en bas de ce même cylindre ; le cylindre
constitue la chambre à plasma, une haute
tension est maintenu entre la paroi intérieur
du cylindre et un fil coaxial, cette tension
génère un champ électrique radial (E) qui
entretient une décharge électrique de type
couronne.
Les ions de cette décharge chargent les
poussières qui sont ainsi collectées en bas
de la chambre cylindrique (C) par simple
attraction électrostatique, à l’aide d’un système d’électrodes annexes.
1.2.2 Tokamaks
Les réacteurs radiofréquence pour la gravure, le dépôt et l’implantation ionique
génèrent des plasmas dont la fonction ultime relève du traitement des matériaux ;
le traitement de l’énergie est aussi un vaste champ d’application des technologies
plasma. En effet, que ce soit pour la production d’énergie dans les systèmes
thermonucléaires tokamaks, ou pour la propulsion des systèmes spatiaux avancés, le
potentiel des technologies plasmas permet d’envisager des modes de fonctionnement
et des performances inaccessibles aux technologies de l’énergie actuelles.
La figure 1.10 résume les performances des systèmes énergétiques classiques et de
quelques technologies plasma. Afin d’identifier la spécificité de ces technologies,
considérons l’ensemble des milieux portés à haute température, ou à haute énergie,
et représentons en abscisse l’énergie par nucléon E et en ordonnée le nombre de
particules ainsi chauffées ou accélérées par unité de volume N .
• À haute énergie et basse densité les technologies classiques des accélérateurs permettent d’accélérer des faisceaux peu denses (A).
• À basse énergie et haute densité les technologies classiques des moteurs de fusées
et des turbines permettent de chauffer et d’accélérer des flux de matière importants
mais à des niveaux énergétiques modestes (M).
• Entre ces deux extrêmes, les technologies plasma (P) permettent de transférer une
quantité significative d’énergie vers une quantité significative de matière.
Les plasmas offrent ainsi la possibilité de développer de nouvelles technologies
inovantes, basées sur des principes physiques originaux, dont les performances sont
supérieures aux moteurs et accélérateurs classiques. La zone W du diagramme est
© Dunod – La photocopie non autorisée est un délit