Brevet FR3076054A1 — publié le 20190628

DOMAINE TECHNIQUE Ce brevet concerne des systèmes, dispositifs et procédés concernant la technologie de la fusion thermonucléaire. ARRIERE-PLAN Un tokamak est un dispositif qui utilise un champ magnétique pour confiner spatialement un plasma, par exemple sous la forme d'un tore, pour produire un plasma à température élevée nécessaire pour la production d'énergie de fusion thermonucléaire contrôlée. Des champs magnétiques sont utilisés dans les dispositifs tokamak pour le confinement, en partie parce que les matériaux solides ne peuvent pas supporter les températures extrêmement élevées du plasma pour la fusion thermonucléaire. Dans un tokamak, un équilibre du plasma stable peut être obtenu par production de lignes de champ magnétique qui se déplacent autour du tore sous une forme hélicoïdale. Un tel champ hélicoïdal peut être généré par addition d'un champ toroïdal qui se déplace autour du tore en cercles et d'un champ poloïdal qui se déplace en cercles orthogonaux au champ toroïdal. Dans certaines réalisations, le champ toroïdal peut être produit par des électroaimants qui entourent le tore, et le champ poloïdal peut être produit par un courant électrique toroïdal qui circule à l'intérieur du plasma et peut être induit à l'intérieur du plasma, par exemple par utilisation d'un deuxième jeu d'électroaimants. A des courants toroïdaux importants, divers dispositifs de fusion à confinement magnétique tendent à présenter des instabilités non souhaitées du plasma. L'évolution non linéaire de ces telles instabilités du plasma peut conduire à une extinction du courant de plasma en une courte période de temps, par exemple de l'ordre des millisecondes. Cette extinction peut créer des électrons découplés énergétiques qui s'échappent du plasma confiné spatialement et peuvent potentiellement conduire à une perte rapide du confinement du plasma. De tels électrons découplés peuvent entrer en collision avec des composants qui font face au plasma et peuvent endommager les composants, par exemple en infligeant une chaleur intense à de tels composants. Ce phénomène est appelé une disruption du plasma. 2 RESUME Sont décrits des techniques, systèmes et dispositifs pour des pastilles représentatives utilisables pour des dispositifs de fusion magnétique afin d'atténuer la disruption du plasma. 5 Les pastilles représentatives peuvent atténuer les disruptions du plasma tout en pénétrant dans le plasma. Ainsi, la technologie divulguée peut amplifier la profondeur de pénétration des pastilles et peut permettre aux pastilles d'atteindre le coeur central du plasma. Les pastilles 10 représentatives peuvent aussi être introduites dans les dispositifs de fusion magnétique sous la forme d'une coque creuse comprenant une charge utile intérieure de petits granules ou de matériau poreux, en diminuant ainsi le potentiel d'un endommagement de la paroi éloignée du 15 dispositif de fusion magnétique dans le cas d'un impact accidentel. Un mode de réalisation représentatif divulgue un dispositif de fusion. Le dispositif de fusion représentatif comprend une cuve de plasma structurée de manière à comprendre 20 un intérieur creux pour confiner le plasma, une pluralité de bobines de champ toroïdal enroulées autour de différentes parties d'une surface extérieure de la cuve de plasma, la pluralité de bobines de champ toroïdal étant configurée pour confiner magnétiquement le plasma à l'intérieur de la cuve de 25 plasma, un dispositif de stockage qui stocke des pastilles, et un injecteur de pastilles positionné pour recevoir des pastilles à partir du dispositif de stockage et pouvant être actionné pour injecter les pastilles dans la cuve de plasma. Dans certains modes de réalisation, le dispositif de 30 stockage est un dispositif de stockage à cryostat qui stocke et refroidit les pastilles, et où les pastilles ont des extérieurs métalliques. Dans certains modes de réalisation, le dispositif de stockage à cryostat est configuré pour refroidir la pluralité de pastilles à une température inférieure ou 35 égale à 40 kelvins (K). Dans certains modes de réalisation, le dispositif de stockage à cryostat est configuré pour refroidir la pluralité de pastilles à une température de 10 kelvins (K). 3 Dans certains modes de réalisation, les pastilles comprennent des pastilles pleines. Dans certains modes de réalisation, les pastilles comprennent des pastilles creuses à coque. Dans certains modes de réalisation, chaque pastille 5 creuse à coque encapsule une charge utile. Dans certains modes de réalisation, la charge utile comprend des granules ou un matériau poreux. Dans certains modes de réalisation, la charge utile comprend du lithium, du deutérure de lithium, du béryllium, du deutérure de béryllium, du bore, du nitrure de 10 bore, ou du tungstène. Dans certains modes de réalisation, chaque pastille contient du lithium ou du béryllium. Dans certains modes de réalisation, la cuve de plasma a la forme d'un tore en forme de D. Dans certains modes de réalisation, l'injecteur de pastilles comprend un canon à gaz 15 léger à un seul étage. Dans certains autres modes de réalisation, chaque pastille comprend une coque creuse qui encapsule une charge utile. Dans certains autres modes de réalisation, la coque creuse comprend du lithium, du deutérure de lithium, du 20 béryllium, du deutérure de béryllium, ou du nitrure de bore. Dans certains autres modes de réalisation, la charge utile comprend du lithium, du deutérure de lithium, du béryllium, du deutérure de béryllium, du bore, du nitrure de bore, ou du tungstène. 25 Un autre mode de réalisation divulgue un procédé pour atténuer la disruption du plasma. Le procédé représentatif comprend un confinement magnétique du plasma dans une cuve de plasma, le stockage de pastilles, et l'injection des pastilles stockées dans la cuve de plasma. Dans certains modes de 30 réalisation, le procédé représentatif comprend en outre le refroidissement des pastilles stockées à une température inférieure ou égale à 40 kelvins (K). Dans certains modes de réalisation, les pastilles sont refroidies à environ 10 kelvins (K). 35 BREVE DESCRIPTION DES DESSINS La figure 1 montre une vue en coupe transversale d'un dispositif de fusion magnétique représentatif. 4 La figure 2 montre le concept d'un blindage magnétique pour une pastille représentative. La figure 3 montre un tracé de la résistivité en fonction de la température pour les échantillons de lithium et de 5 béryllium représentatifs. Les figures 4A à 4D montrent des simulations de la configuration magnétique entourant une pastille en métal léger en cours d'ablation représentative, refroidie à 40 kelvins (K). 10 Les figures 4A à 4D montrent des simulations de la configuration magnétique entourant une pastille en métal léger en cours d'ablation représentative, refroidie à 40 kelvins (K). Les figures 4A à 4D montrent des simulations de la 15 configuration magnétique entourant une pastille en métal léger en cours d'ablation représentative, refroidie à 40 kelvins (K). Les figures 4A à 4D montrent des simulations de la configuration magnétique entourant une pastille en métal léger 20 en cours d'ablation représentative, refroidie à 40 kelvins (K). La figure 5 illustre un procédé représentatif d'injection d'une pastille dans un dispositif de fusion magnétique. La figure 6 montre une coupe transversale d'une autre 25 pastille représentative. DESCRIPTION DETAILLEE Sur la base de la technologie divulguée dans ce document, dans le fonctionnement d'un dispositif de fusion à confinement magnétique tel qu'un tokamak, des pastilles peuvent être 30 injectées dans un plasma de fusion chaud pour atténuer la disruption non souhaitée du plasma. Toutefois, les pastilles injectées tendent à se vaporiser rapidement à cause de la chaleur provoquée par le plasma de fusion chaud. Cette vaporisation peut limiter la profondeur de pénétration des 35 pastilles injectées dans le plasma de fusion chaud. La pénétration des pastilles jusqu'au coeur du plasma confiné avant vaporisation complète peut atténuer une disruption non souhaitée du plasma. L'interaction du plasma avec le matériau 5 ablaté des pastilles peut amener le plasma à rayonner son énergie thermique en la disséminant ainsi sur une large zone au lieu de permettre une perte non contrôlée d'énergie thermique vers les composants faisant face au plasma 5 environnant du dispositif de fusion. Les plasmas peuvent être confinés par des surfaces de flux magnétique imbriquées, mais lorsque ces surfaces sont rompues durant une disruption du plasma, l'énergie thermique du plasma peut rapidement s'échapper vers les structures des matériaux environnants, en 10 provoquant des dommages. La technologie divulguée dans ce document peut être utilisée pour atténuer les disruptions du plasma sur la base en partie d'une conception et d'un contrôle de la composition chimique, de la structure, ou de la température des pastilles représentatives. Dans certains modes 15 de réalisation, la structure des pastilles représentatives peut comprendre une coque et des matériaux à l'intérieur de la coque, appelés charge utile. La coque et la charge utile, une fois dispersées dans le plasma, peuvent être ionisées par le plasma et peuvent permettre à l'énergie de rayonner hors du 20 plasma. Les pastilles représentatives peuvent aider à atténuer la disruption du plasma en partie parce que la coque des pastilles peut être utilisée pour transporter au moins une partie de la charge utile dans le plasma avant qu'une certaine partie de la charge utile commence à s'ioniser. Les modes de 25 réalisation représentatifs divulguent des pastilles tant refroidies que non refroidies, qui peuvent différer par la distance sur laquelle la coque peut pénétrer dans le plasma avant que la coque se désintègre, en libérant à la fois le matériau de coque et la charge utile dans le plasma. 30 Les modes de réalisation illustratifs décrivent en premier lieu des pastilles qui peuvent être refroidies de manière cryogénique avant introduction des pastilles dans un dispositif de fusion à confinement magnétique. Les pastilles refroidies peuvent avoir des formes pleines ou des formes à 35 coque creuse. Chaque pastille refroidie peut contenir du lithium ou du béryllium. La pastille refroidie avec une forme de coque creuse peut encapsuler une charge utile. La charge utile d'une pastille refroidie peut comprendre des granules ou 6 un matériau poreux. La charge utile d'une pastille refroidie peut comprendre du lithium, du deutérure de lithium, du béryllium, du deutérure de béryllium, du bore, du nitrure de bore, ou du tungstène. 5 Les modes de réalisation illustratifs décrivent aussi des pastilles qui peuvent ne pas être refroidies de manière cryogénique avant introduction des pastilles dans un dispositif de fusion à confinement magnétique. Les pastilles qui ne sont pas refroidies peuvent comprendre une coque creuse 10 qui encapsule une charge utile. La coque creuse des pastilles qui ne sont pas refroidies peut comprendre du lithium, du deutérure de lithium, du béryllium, du deutérure de béryllium ou du nitrure de bore. La charge utile des pastilles qui ne sont pas refroidies peut comprendre du lithium, du deutérure 15 de lithium, du béryllium, du deutérure de béryllium, du bore, du nitrure de bore, ou du tungstène. En ce qui concerne les modes de réalisation qui utilisent un traitement cryogénique, des exemples de pastilles convenables peuvent comprendre les pastilles ayant des 20 extérieurs métalliques qui peuvent comprendre un métal ayant un numéro atomique (Z) faible. Les pastilles représentatives peuvent éventuellement être placées à l'intérieur d'un cryostat à une température basse obtenue par cryogénie, qui provoque une augmentation de la conductivité électrique des 25 pastilles refroidies. Les pastilles refroidies peuvent être transférées dans un canon à pastilles et accélérées à une vitesse élevée souhaitée dans un dispositif de fusion magnétique tel qu'un tokamak. La conductivité élevée des pastilles peut bloquer le champ magnétique du plasma depuis 30 l'intérieur de chaque pastille. Ce blocage ralentit le taux d'ablation de la pastille, en permettant une pénétration plus profonde de la pastille et un profil spatial mieux adapté du matériau déposé pour une atténuation appropriée de la disruption du plasma. 35 La figure 1 montre une coupe transversale d'un dispositif de fusion magnétique illustratif (100) où des pastilles refroidies de manière cryogénique (116) sont injectées dans une cuve de plasma (115) qui est utilisée pour confiner 7 spatialement un plasma magnétisé (111) sous la forme d'un tore. Comme indiqué par la ligne centrale (CL) sur la gauche de la figure 1, la cuve de plasma (115) peut être construite comme un tore en forme de D. La région de champ magnétique du 5 coeur de plasma (111) est enfermée par une cage magnétique qui comprend de multiples bobines de champ toroïdal (110). La cage magnétique peut être formée par une pluralité de bobines de champ toroïdal (110) qui sont enroulées autour de différentes parties de la surface extérieure de la cuve de plasma. La cage 10 magnétique est structurée de manière à confiner magnétiquement le plasma (111). La section transversale du plasma (111), qui forme un tore avec un axe de symétrie (CL), est indiquée par la ligne de tirets sur la gauche. Le champ peut être initialement exclu de 15 l'intérieur de la pastille représentative (116) une fois que la pastille traverse la cage magnétique. La région blanche à l'intérieur de la surface de flux fermée finale représente le coeur du plasma (111). Dans certains modes de réalisation, un injecteur de 20 pastilles (106) est utilisé pour injecté les pastilles illustratives (116) dans le plasma (111). Par exemple, l'injecteur de pastilles (106) peut comprendre un canon à gaz léger à un seul étage. L'interaction du plasma avec le matériau ablaté d'une pastille illustrative (116) amène le 25 plasma (111) à rayonner son énergie thermique en la disséminant ainsi sur une large zone au lieu de permettre une perte non contrôlée d'énergie thermique vers les composants faisant face au plasma environnant. Le plasma (111) peut être confiné par des surfaces de flux magnétique imbriquées (112). 30 Le même champ magnétique qui confine le plasma peut aussi être manipulé pour contrôler le taux d'ablation de la pastille (116). La figure 2 montre un mode de réalisation illustratif dans lequel un écran magnétique (206) d'une pastille 35 représentative (208) détourne le champ magnétique du plasma (202) autour de la pastille. Les électrons du plasma (204) suivent les lignes de champ magnétique (202), qui sont exclues, depuis l'intérieur de la pastille métallique (208) 8 par effet diamagnétique. En outre, le flux de chaleur frappant la pastille (208) est transporté par des électrons de plasma (204), qui sont fortement magnétisés parce qu'ils sont épinglés sur les lignes magnétiques de force (202). Par 5 conséquent, quand ces lignes de force (202) sont détournées autour de la pastille (208), le flux de chaleur va aussi être détourné autour de la pastille. En résultat, le taux de vaporisation de la pastille peut être réduit, ce qui permet ainsi une pénétration plus profonde de la pastille dans 10 l'intérieur du plasma. Le mécanisme physique qui amène les lignes de champ magnétique (202) à être détournées autour d'une pastille métallique (208) est un phénomène diamagnétique. La pastille illustrative (208) peut être soit sous une forme massive soit 15 sous la forme d'une coque creuse de géométrie convenable telle qu'une coque creuse sphérique. L'intérieur creux d'une coque creuse peut être rempli d'un matériau de charge utile. Dans certains modes de réalisation, la charge utile peut être sous la forme de granules faiblement compactés, par exemple ayant 20 une taille située dans la plage allant de 10 à 200 micromètres dans certaines réalisations. Dans certains autres modes de réalisation, la charge utile peut être sous la forme d'un matériau poreux. Dans certains modes de réalisation, la pastille 25 illustrative (208) utilisée pour l'atténuation de la disruption peut comprendre un solide qui contient un métal ayant un Z faible ou un métal léger tel que le lithium ou le béryllium. Dans certains modes de réalisation, la pastille illustrative (208) utilisée pour l'atténuation de la 30 disruption peut comprendre une forme de coque creuse dans laquelle le matériau de coque extérieure pour la pastille est constitué soit de lithium soit de béryllium. Dans un mode de réalisation illustratif, la charge utile à l'intérieur de la coque creuse peut contenir un métal ayant un Z faible, tel 35 qu'un ou plusieurs parmi le lithium (Li), le deutérure de lithium (LiD), le béryllium (Be), le deutérure de béryllium (BeD), le bore (B), le nitrure de bore (BN), et le tungstène (W). 9 Dans certains modes de réalisation, la conductivité électrique d'éléments métalliques légers ou ayant un Z faible, tels que le lithium ou le béryllium, peut être augmentée de 100 à 1000 fois la valeur à la température ambiante par 5 refroidissement de ces matériaux jusqu'à environ 10 kelvins (K) au moyen d'un dispositif de stockage à cryostat convenable (102). Dans certains modes de réalisation, une conductivité électrique élevée peut être obtenue pour des pastilles métalliques ayant un Z faible en lithium ou en béryllium pour 10 une atténuation de la disruption dans des plasmas de dispositif de fusion magnétique, comme dans des tokamaks, par refroidissement des pastilles à 40 K ou moins au moyen du dispositif de stockage à cryostat (102). Le lithium et le béryllium sont des métaux solides cristallins non magnétiques 15 pour lesquels la dépendance à la température de la conductivité électrique découle d'une diffusion d'électrons-phonons. Dans ce cas, la résistivité p (inverse de la conductivité électrique, p = 1/a) et donnée par la formule de Block-Gruneisen suivante : 20 où p(0) est la résistivité résiduelle à la température zéro due à la diffusion des électrons provenant d'impuretés ou de défauts cristallins, et le deuxième terme est la partie dépendante de la température, découlant d'une interaction 25 d'électrons-phonons, CID est la température de Debye, ,a, est la résistivité à cette température, et a = 4,225 est une constante numérique. A des températures bien inférieures à la température de Debye, typiquement d'environ 300-400 K, la résistivité chute considérablement lorsque T5 se rapproche de 30 zéro. La figure 3 montre un tracé de la résistivité électrique en fonction de la température pour un échantillon de lithium, (Li) (302), et d'un échantillon de béryllium, (Be) (polycristallin (304) ; cristal pur (306)). La figure 3 montre 35 que la conductivité électrique s'améliore considérablement lors d'un refroidissement à des températures basses, en particulier proches du zéro absolu, bien que la résistivité 10 résiduelle à la température zéro soit apparente. La résistivité résiduelle varie d'un échantillon à un autre en fonction de la façon dont l'échantillon a été préparé et en fonction de sa pureté. 5 La conductivité élevée conférée par le prérefroidissement des pastilles peut rendre le temps de diffusion du champ magnétique dans la pastille rd- comparable à la pénétration de la pastille avec la vitesse V 10 où a est la conductivité électrique, po est la perméabilité de l'espace libre égale à 4n x 10-7, rp est le rayon de la pastille, et a est le rayon mineur du plasma. Si l'on retourne à la figure 1, la pastille (116) peut 15 être injectée à une certaine distance du plasma (111) où il n'y a pas de champ magnétique. L'injecteur de pastilles (106) est couplé à la cuve de plasma (115). Dans certains modes de réalisation, l'injecteur de pastilles (106) peut injecter une pastille (116) dans le tube d'injection de pastilles (108). 20 Une extrémité du tube d'injection de pastilles (108) est connectée à l'injecteur de pastilles (106), et l'autre extrémité du tube d'injection de pastilles (108) peut être couplée à la cuve de plasma (115) et peut s'étendre au-delà des bobines de champ toroïdal (110) et des parois en acier 25 inoxydable (SST) (114). L'injection d'une pastille (116) par l'intermédiaire du tube d'injection de pastilles (108) à une certaine distance des bobines de champ toroïdal (110) permet à la pastille de ne pas avoir de champ dans son intérieur quand elle entre dans la cage magnétique du dispositif de fusion 30 magnétique. Une fois que la pastille (116) est à l'intérieur de la cage magnétique, le champ est initialement exclu de l'intérieur de la pastille par la circulation de courants de Foucault sur la surface de la pastille. Ces courants de Foucault, du fait de la loi de Lenz, s'opposent à la diffusion 35 du champ magnétique dans la pastille pendant une certaine période de temps. Le temps d'immersion ou le temps de diffusion magnétique dépend de la conductivité électrique de la pastille. 11 Dans certains modes de réalisation, le dispositif de fusion magnétique comprend un dispositif de stockage à cryostat (102) pour stocker les pastilles (116). Le dispositif de stockage à cryostat (102) est connecté à l'injecteur de 5 pastilles (106). Dans certains modes de réalisation, le dispositif de stockage à cryostat (102) peut être connecté à l'injecteur de pastilles (106) par un dispositif de transfert de pastilles (104). Par utilisation du dispositif de stockage à cryostat (102), la conductivité électrique d'une pastille 10 est augmentée par pré-refroidissement de la pastille à une température ultra basse. Dans certains modes de réalisation, les pastilles peuvent être refroidies presque jusqu'au zéro absolu par immersion des pastilles dans un bain d'hélium liquide. Dans certains modes de réalisation, les pastilles 15 peuvent être refroidies dans un bain d'hélium liquide jusqu'à une température inférieure ou égale à 40 kelvins (K). Dans un mode de réalisation représentatif, les pastilles peuvent être refroidies dans un bain d'hélium liquide jusqu'à environ 10 kelvins (K). 20 La figure 1 montre une coupe transversale représentative d'un dispositif de fusion magnétique (100) montrant le plasma (111) avec des surfaces de flux magnétique imbriquées (112) qui confinent le plasma, et l'emplacement des bobines de champ magnétique toroïdal (110) qui produisent le champ magnétique 25 fort à l'intérieur du plasma (sortant de la page), avec un champ magnétique nul à l'extérieur de la cage de bobines toroïdales. Dans certains modes de réalisation, les pastilles (116) sont stockées dans un dispositif de stockage à cryostat (102) et refroidies à 40 K avant d'être injectées dans le 30 plasma (111) à une vitesse élevée V. Comme les pastilles (116) sont lancées dans une région sans champ, les pastilles n'ont pas de champ magnétique à l'intérieur. Quand les pastilles sortent du tube d'injection de pastilles (108), elles sont soudainement exposées au champ 35 magnétique toroïdal, qui est soudainement bloqué depuis l'intérieur d'une pastille par l'effet diamagnétique. Lorsque la pastille (116) traverse le plasma (111), le champ est filtré par les courants diamagnétiques circulant sur la 12 surface de la pastille, en réduisant ainsi le flux de chaleur de plasma tombant sur la surface de la pastille. Le temps caractéristique pour la diffusion du champ dans la pastille rd est comparable au temps ru pour que la pastille atteigne la 5 région centrale du plasma, et il peut être d'environ 4 ms pour une pastille injectée dans le dispositif de fusion magnétique à une vitesse d'environ 500 m/s. Sans blindage magnétique, la pastille peut se vaporiser complètement avant d'atteindre le coeur du plasma. La pastille a toujours une petite résistivité 10 résiduelle, si bien que le champ diffuse dans la pastille sur l'échelle de temps caractéristique rd établie par le reliquat. Les figures 4A à 4D montrent des simulations de la configuration magnétique entourant une pastille en métal léger en cours d'ablation représentative refroidie à 40 K, où t' = 15 t/r, r = pourp2 / 7t-2, rp est le rayon de la pastille, et a est la conductivité électrique de la pastille. Les simulations présentées sur les figures 4A à 4D utilisent un système de coordonnées sphérique (r,19,Ø) où le centre de la pastille (400) est situé à l'origine r = 0. La pastille (400) est 20 normalisée à un cercle unitaire r = 1. Les figures 4A à 4D montrent en fait des projections des champs et les flux sur un plan constant 0 coupant l'axe de symétrie â = 0 qui, sur la figure, correspond à l'axe x, si bien que x = rcosâ et y = rsinâ. Les lignes continues tracées de la gauche à la droite 25 de chaque figure représentent des lignes de courant magnétique sélectionnées. La région annulaire entre la surface de la pastille (400) sur le cercle unitaire, et la première ligne de tirets (402) est la partie de gaz neutre du flux d'ablation. La deuxième ligne de tirets (404) illustre la surface où il y 30 a un choc, réalisant une transition du flux purement radial le long de la direction r en un flux parallèle le long des lignes de champ magnétique distordues. La région entre la première ligne de tirets (402) et la deuxième ligne de tirets (404) est la région de flux d'ablation ionisé. 35 Sur la figure 4A, les flèches montrent les vecteurs de flux d'ablation près d'une pastille en cours d'ablation. La diffusion du champ dans la pastille, appelée décroissance des courants de Foucault, est incomplète à cause du flux 13 d'ablation ionisé vers l'extérieur. Le champ à t = 0 est initialement complètement exclu de la pastille, en réduisant initialement le flux de chaleur à zéro. Pour t > 0, le champ magnétique diffuse dans la pastille pendant que la pastille se 5 déplace à travers le plasma. En raison du flux vers l'extérieur du gaz ablaté et ionisé, le champ magnétique à l'intérieur de la pastille peut toujours être réduit même sur de longues périodes. Une analyse supplémentaire comprend l'évolution dans le 10 temps de la structure de champ magnétique près de la pastille, étant supposé que les courants et les champs magnétiques restent axisymétriques, l'axe de symétrie étant dans la direction du champ magnétique non perturbé droit à grande distance de la pastille. Dans ce modèle représentatif, l'effet 15 d'écran magnétique est amplifié par l'expansion vers l'extérieur du gaz ablaté et ionisé. Le débit sortant d'ablation est relativement non perturbé près de la pastille, où sa pression est considérablement supérieure à la pression magnétique. Ainsi, près de la pastille, le débit sortant est 20 presque sphériquement symétrique et peut traverser le champ magnétique. Un flux de gaz ionisé traversant un champ magnétique induit un champ électromagnétique (EMF) qui, d'après la loi d'Ohm, crée un courant azimutal à l'intérieur du gaz ionisé. Ce courant circule dans la même direction que 25 le courant de Foucault circulant dans la pastille. Les deux courants s'additionnent, en amplifiant ainsi l'effet d'écran au voisinage immédiat de la pastille. Du fait de l'expansion, la pression d'ablation diminue avec la distance par rapport à la pastille, jusqu'à ce qu'à une certaine distance la pression 30 d'ablation devienne comparable à la pression magnétique et qu'une expansion ultérieure soit stoppée. Au-delà de cette distance, il y a peu ou pas de flux de courant lorsque l'expansion cesse, et le gaz ionisé est forcé de circuler le long du champ magnétique. Dans certains modes de réalisation, 35 la conductivité électrique élevée dans la pastille et la conductivité finie du matériau d'ablation s'écoulant vers l'extérieur peuvent prolonger le temps de diffusion du champ magnétique dans la pastille. Le modèle représentatif calcule 14 le temps pour que le champ magnétique imprègne la pastille, et trouve que, durant la période de blindage, le taux d'ablation de la pastille peut être significativement réduit, d'environ 4-6 fois dans les plasmas d'un dispositif de fusion 5 magnétique. Comme le montrent les figures 4A à 4D, la force du champ magnétique est fortement réduite près de la surface de la pastille conjointement avec le flux de chaleur qui est directement proportionnel à l'intensité du champ. La figure 5 illustre un procédé représentatif (500) 10 d'addition de pastilles représentatives dans un dispositif de fusion magnétique. Le procédé représentatif comprend une opération de confinement (502) où une cage magnétique est utilisée pour confiner un plasma dans une cuve de plasma. Lors de l'opération de stockage (504), les pastilles 15 représentatives sont stockées dans un dispositif de stockage de pastilles. Lors d'une opération de transfert facultative (506), un dispositif de transfert de pastilles peut transférer les pastilles depuis le dispositif de stockage de pastilles dans un injecteur de pastilles. Lors de l'opération 20 d'injection (508), un injecteur de pastilles peut injecter les pastilles dans la cuve de plasma pour exposer les pastilles au plasma. Dans certains modes de réalisation, une opération de refroidissement peut aussi être effectuée avant l'opération de transfert (506). L'opération de refroidissement peut 25 comprendre l'utilisation d'un dispositif de stockage à cryostat pour refroidir les pastilles. Les modes de réalisation illustratifs concernent des procédés pour amplifier la profondeur de pénétration d'un projectile injecté dans un plasma chaud dans un dispositif de 30 confinement de plasma, par exemple un dispositif à plasma tokamak. L'injection de particules d'impuretés profondément dans le plasma peut protéger le dispositif de confinement de plasma contre la gravité d'événements de disruption de plasma. Dans certains modes de réalisation, la technologie divulguée 35 utilise l'injection de pastilles d'impuretés métalliques pour réaliser une extinction contrôlée du plasma par rayonnement de l'énergie thermique du plasma sur une large zone. La technologie divulguée permet aussi la capacité d'une 15 pénétration profonde par engagement du phénomène de blindage magnétique. Le blindage magnétique se réfère à la forte propriété diamagnétique des matériaux métalliques lorsqu'ils sont refroidis à des températures basses obtenues par 5 cryogénie, auxquelles la résistance électrique devient extrêmement faible, ce qui augmente ainsi la conductivité électrique. La propriété diamagnétique n'est pas permanente. Toutefois, la durée de l'effet de la propriété diamagnétique aux basses températures est telle que le champ magnétique de 10 confinement, qui confine le plasma, va être exclu de l'intérieur de la pastille durant son transit à travers le plasma, ce qui à son tour protège temporairement la pastille contre un flux de chaleur de plasma intense. La figure 6 montre une coupe transversale d'une autre 15 pastille représentative, telle qu'une pastille à coque qui peut être utilisée dans le dispositif de fusion magnétique sans traitement cryogénique. Les pastilles à coque représentatives peuvent être stockées dans un dispositif de stockage et peuvent être envoyées vers l'injecteur de 20 pastilles par utilisation d'un dispositif de transfert de pastilles qui envoie les pastilles illustratives dans la cuve de plasma. La pastille à coque représentative (600) comprend une coque extérieure (602) et la charge utile (604) qui peut contenir des granules densément tassés ou un matériau poreux. 25 Dans certains modes de réalisation, une pastille creuse à coque mince (600) est remplie d'une charge utile (604) telle que de petits granules ayant une taille située dans la plage allant de 10 à 200 micromètres. Les petits granules peuvent être en un matériau métallique ou isolant, qui peut servir de 30 charge utile pour la pastille à coque. La coque (602) subit une ablation pendant qu'elle est en vol à travers le plasma chaud pendant que la charge utile intérieure est protégée du flux de chaleur du plasma jusqu'à ce que, à un certain point spécifié plus profond à l'intérieur du plasma, la coque (602) 35 se désintègre, en exposant la charge utile (604) au plasma. Lorsque ceci survient, les particules commencent à chauffer et à fondre ou à se vaporiser. A l'état fondu, les granules peuvent subir une fragmentation en gouttelettes plus petites 16 du fait de l'action de cisaillement d'une pression d'ablation de surface non uniforme. Les pastilles pleines ne se rompent pas parce que la force de cisaillement du matériau de pastille dépasse habituellement la non-uniformité de pression 5 d'ablation. Comme une fragmentation en particules plus petites augmente fortement le rapport de la surface au volume, les taux tant de décélération par frottement que d'ablation (perte de masse) augmentent considérablement. En résultat, la substance de charge utile particulaire peut être plus 10 facilement dispersée et piégée à l'intérieur d'un plasma refroidi par irradiation, permettant une densification du plasma. Dans certains modes de réalisation, la coque (602) encapsulant la charge utile (604) peut contenir un matériau 15 ayant un Z faible avec une résistance structurelle souhaitée ou adéquate pour supporter les forces d'accélération dans le tube d'injection de pastilles sans se rompre. Les matériaux pour la coque représentative (602) peuvent comprendre par exemple des métaux légers tels que le lithium (Li) ou le 20 béryllium (Be), ou des composés isolants apparentés, tels que le deutérure de lithium (LiD) ou le deutérure de béryllium (BeD), ou le nitrure de bore (BN). Dans certains modes de réalisation, la charge utile (604) à l'intérieur des coques peut contenir des matériaux similaires à ceux de leurs coques, 25 comprenant par exemple le lithium (Li), le deutérure de lithium (LiD), le béryllium (Be), le deutérure de béryllium (BeD), le bore (B), le nitrure de bore (BN), ou le tungstène (W). [0042] Les compositions chimiques pour les pastilles 30 refroidies et les pastilles non refroidies peuvent être conçues ou choisies pour réduire ou minimiser les contaminants dans la cuve de plasma. Par exemple, du lithium peut être utilisé sur les parois intérieures de certaines cuves de plasma pour améliorer la performance globale du plasma. Les 35 coques et charges utiles représentatives des pastilles représentatives pour de telles cuves de plasma peuvent contenir du lithium qui peut atténuer la disruption du plasma et minimiser l'introduction de contaminants dans la cuve de 17 plasma. De façon similaire, pour des pastilles non refroidies, l'utilisation de métaux légers tels que le lithium peut aussi minimiser les éléments non souhaités à l'intérieur de la cuve sous vide. 5 Un avantage à l'utilisation de pastilles ayant un Z faible en métal léger est que les pastilles ayant un Z faible peuvent être refroidies de manière cryogénique pour engager l'effet d'écran magnétique comme décrit dans ce document de brevet. Un avantage à l'utilisation de pastilles comprenant 10 des composés isolants est qu'elles permettent une plus forte chaleur de vaporisation et une plus forte chaleur de dissociation pour les composés moléculaires, ce qui réduit le taux d'ablation et favorise une pénétration plus profonde. Un autre avantage à l'utilisation de coques ayant un Z faible est 15 que cette utilisation permet au plasma de refroidir par irradiation plus lentement. La théorie de la magnétohydrodynamique résistive (MHD) prévient qu'il faut prendre garde à ne pas refroidir le plasma sur la surface de résonance magnétique q = 2 par des impuretés persistantes. 20 Sinon, un mode de déchirure ou de courbure résistive peut détruire les surfaces magnétiques extérieures et déclencher un front de refroidissement se propageant vers l'intérieur. Par conséquent, un refroidissement de l'intérieur vers l'extérieur est préféré à un refroidissement de l'extérieur vers 25 l'intérieur parce que la région centrale du plasma a moins de surfaces magnétiques instables ou rationnelles que les régions extérieures. Les particules ablatées et ionisées amènent le plasma à subir un affaissement thermique entraîné par une irradiation 30 dans les régions plus profondes du plasma. Les particules peuvent aussi dissiper les électrons découplés, en freinant les électrons découplés qui peuvent s'amplifier, par une réaction en chaîne d'avalanche, en courants d'électrons découplés importants et dangereux. 35 Sur la base de simulations, quand le plasma est refroidi à partir de températures de fusion (par exemple environ 20 000 eV) jusqu'à des températures inférieures (par exemple environ 30 à 100 eV), les particules initialement densément tassées 18 peuvent toujours rapidement se rompre en amas plus petits qui ensuite se fissionnent récursivement pour devenir de plus en plus petits, jusqu'à ce que des particules de poussière individuelles finissent par devenir exposées au plasma. Une 5 estimation du temps de dislocation peut être donnée comme suit. Le temps pour provoquer la première fission de l'amas de charge utile initial est en gros ro = Ro/co où Ro est le rayon initial de la pastille et co =a\ipo/p est le temps d'arrivée du son où po est la pression d'ablation de surface exercée sur 10 l'amas de charge initial, p est la densité de la masse de poussière, y compris l'espace vide, et a REVENDICATIONS1. Dispositif de fusion comprenant : une cuve de plasma (115) structurée de manière à comprendre un intérieur creux pour confiner un plasma ; une pluralité de bobines de champ toroïdal (110) enroulées autour de différentes parties d'une surface extérieure de la cuve de plasma, la pluralité de bobines de champ toroïdal étant configurée pour confiner magnétiquement le plasma à l'intérieur de la cuve de plasma ; un dispositif de stockage (102) qui stocke des pastilles ; et un injecteur de pastilles (106) positionné pour recevoir des pastilles à partir du dispositif de stockage et pouvant être actionné pour injecter les pastilles dans la cuve de plasma. 2. Dispositif de fusion selon la revendication 1, dans lequel le dispositif de stockage (102) est un dispositif de stockage à cryostat qui stocke et refroidit les pastilles, et où les pastilles ont des extérieurs métalliques. 3. Dispositif de fusion selon la revendication 2, dans lequel le dispositif de stockage à cryostat (102) est 20 configuré pour refroidir la pluralité de pastilles à une température inférieure ou égale à 40 kelvins (K). 4. Dispositif de fusion selon la revendication 2, dans lequel le dispositif de stockage à cryostat (102) est configuré pour refroidir la pluralité de pastilles à une 25 température de 10 kelvins (K). 5. Dispositif de fusion selon l'une quelconques des revendications 1 à 4, dans lequel la cuve de plasma (115) a la forme d'un tore en forme de D. 6. Dispositif de fusion selon l'une quelconques des 30 revendications 1 à 5, dans lequel l'injecteur de pastilles (106) contient un canon à gaz léger à un seul étage. 7. Procédé pour atténuer la disruption d'un plasma, comprenant : le confinement magnétique d'un plasma dans une cuve de plasma 35 le stockage de pastilles ; et l'injection des pastilles stockées dans la cuve de plasma. 23 8. Procédé selon la revendication 7, comprenant en outre le refroidissement des pastilles stockées à une température inférieure ou égale à 40 kelvins (K). 9. Procédé selon la revendication 8, dans lequel les 5 pastilles stockées sont refroidies à une température d'environ 10 kelvins (K). 10. Procédé selon la revendication 8, comprenant l'utilisation de pastilles pleines en tant que pastilles. 11. Procédé selon la revendication 8, comprenant 10 l'utilisation de pastilles creuses à coque en tant que pastilles. 12. Procédé selon la revendication 11, dans lequel chaque pastille creuse à coque encapsule une charge utile. 13. Procédé selon la revendication 12, dans lequel la 15 charge utile comprend des granules ou un matériau poreux. 14. Procédé selon la revendication 12, dans lequel la charge utile comprend du lithium, du deutérure de lithium, du béryllium, du deutérure de béryllium, du bore, du nitrure de bore, ou du tungstène. 15. Procédé selon la revendication 8, dans lequel chaque pastille contient du lithium ou du béryllium. 16. Procédé selon la revendication 7, comprenant l'utilisation, en tant que pastille, d'une coque creuse encapsulant une charge utile. 17. Procédé selon la revendication 16, dans lequel la coque creuse comprend du lithium, du deutérure de lithium, du béryllium, du deutérure de lithium, ou du nitrure de bore. 18. Procédé selon la revendication 16, dans lequel la charge utile comprend du lithium, du deutérure de lithium, du 30 béryllium, du deutérure de lithium, du bore, du nitrure de bore, ou du tungstène.