Magnétoplasmification
Magnéto-plasmification
La magnéto-plasmification se fait en deux étapes :
– plasmifier un corps neutre,
– confiner magnétiquement le plasma obtenu.
Le plasma, appelé aussi le quatrième état de la matière, est un gaz (partiellement) ionisé, dans lequel on trouve à côté des molécules de gaz neutres et des fragments de celles-ci, des électrons libres et des cations, un fait qui rend le gaz conducteur. En ce sens, l’ionisation des atomes neutres est une condition nécessaire pour avoir un plasma, nous proposons comme processus de mise en œuvre l’ionisation de surface (ou de contact) puisque c’est un processus simple. Une surface métallique, de température ajustable, est soumise au bombardement d’atomes neutres. Alors, on aura un fluide conducteur. La description du comportement de ce dernier nécessite la pratique de la magnétohydrodynamique puisqu’elle est spécifiquement une science qui traite la dynamique des fluides conducteurs en présence d’un champ magnétique. Alors, par ce chapitre, nous déterminerons la géométrie de la machine, l’ionisation, l’expression du champ magnétique gelé dans le plasma et la MHD du plasma.
Géométrie du dispositif de plasmification.
Une colonne de plasma cylindrique est immergée dans un champ magnétique statique 0 B , ce champ est créé par un enroulement cylindrique d’une feuille de cuivre de faible inductance, alimenté par une tension V(t) d’intensité de courant I(t). Le processus d’orientation des ions est basé sur le phénomène d’ionisation par contact. Prenons comme un corps“alc” le cas des alcalins qui peuvent être ionisés au contact d’un métal comme le tungstène. La base physique du phénomène est liée au fait que le potentiel d’ionisation ioni E des alcalins est comparable par rapport au potentiel de sortie extr φ du métal (4.52 eV pour le tungstène). Des ions sont ainsi produits par ce phénomène. Pour produire les électrons, il suffit de chauffer la plaque de W jusqu’à une température donne lieu à une émission d’électrons. Le schéma de la machine est présenté en 2 – D sur la figure I – 1
CONCLUSION
A partir de ce travail, nous avons pu dégager quelques facteurs qui interviennent sur la dynamique du plasma : Le champ magnétique z B La température du plasmaT L’existence de ces deux facteurs justifie que le plasma est un plasma chaud. Elle met en exergue l’augmentation des , , , r z u u u n φ et dirige les particules chargées vers la plaque froide de la machine. Lors du traitement numérique des équations MHD, nous n’avons jamais atteint la valeur deα =1 ; c’est-à-dire, il n’y a jamais de température qui correspond à cette valeur deα . Mais, il y a une température qui correspond àα ≈1, cette valeur de la température a limité l’augmentation des , , , r z u u u n φ dans le cylindre. Afin d’estimer quantitativement le degré de l’effet du champ magnétique sur le plasma, le calcul numérique illustre le cas d’un alcalin qu’il s’appelle Potassium de symbole chimique K avec une énergie d’ionisation 4,32 ioni E = eV . Les résultats obtenus ont permis de dégager les points suivants :
B s’intensifie et influe la vitesse r u ; il y a une augmentation de la valeur de cette vitesse suivant r e r . Le mouvement des particules chargées est un mouvement radial suivant r e r .
les particules chargées tournent autour de Bz ur avec une vitesseuφ sous angle360o
les particules se déplacent suivant le long de Bz ur avec une vitesse z u
L’augmentation des valeurs de la température en fonction de temps justifie qu’on a un plasma chaud
La température du plasma garde constante au augmente les valeurs de , , , r z u u u n φ Ces observations concrétisent l’étroite relation d’interdépendance entre z B et la température du plasma, z B et la trajectoire des particules chargées.
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Table des matières
Introduction générale
INTRODUCTION
Premiere Partie : Description du phénomène
Chapitre – 1 : Magnétoplasmification
1 Géométrie du dispositif de plasmification
2 L’ionisation
3 Magnétohydrodynamique.
3. 1 Approche fluide
3. 1. 1 Les équations mathématiques de la dynamique
3. 1. 2 Les équations fluides
3. 2 Les équations MHD.
3. 2. 1 Propriétés des équations MHD.
3. 2. 2 La densite de force de Lorentz
3. 3 Equilibre et stabilite du plasma
3. 3. 1 Equilibre statique.
3. 3. 2 Conditions aux limites.
3. 3. 3 Expression du champ magnetique dans le plasma
Chapitre – 2 : Mise en équation
1 Equations MHD àt = 0
2 Equations MHD àt ≠ 0
Deuxieme Partie : Traitement numérique
Chapitre – 1 : Conditions aux limites et discrétisation des équations MHD à t=0
1 Conditions aux limites
2 Discrétisation des équations MHD àt = 0
Chapitre – 2 : Conditions aux limites, discrétisation et principe de résolution des équations MHD à t≠0
1 Discrétisation des équations MHD àt ≠ 0
2 Majoration des valeurs de , , , , r z u u u T n φ
3 Principe de résolution.
Troisieme Partie : Résultats et interprétations
Chapitre – 1 : Les valeurs de , , , , r z u u u T n φ en fonction de t
1 r u En fonction du temps
2 uφ En fonction du temps
3 z u En fonction du temps
4 n En fonction du temps
5 T En fonction du temps
Chapitre – 2 : La Fraction d’ionisationα en fonction de T
Courbe représentative deα en fonction deT
Conclusion générale
CONCLUSION
Annexes
Bibliographie
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