PLASMA HEATING AND THE IGNITION PROBLEM

Résumé
On étudie les différentes méthodes de chauffage du plasma qui peuvent être utilisées afin de surmonter les limitations du chauffage ohmique dans la réalisation des conditions d'ignition d'un plasma toroïdal à bêta faible. On discute tout d'abord l'équation du bilan global de puissance pour un plasma "néoclassique" en l'absence et en présence d'une source de puissance supplémentaire. On examine ensuite a) la compression adiabatique, b) l'injection de faisceaux d'atomes neutres, et c) les chauffages HF relativement lents. On ne traite pas les processus plus rapides tels que les ondes de choc, la turbulence, les champs HF de grande amplitude, les faisceaux d'électrons relativistes et les chauffages par laser, qui sont évidemment inutilisables dans des configurations toroïdales à bêta faible de taille thermonucléaire. Les méthodes de chauffage HF les plus intéressantes sont, par ordre croissant de fréquence : le Pompage Magnétique par Temps de Transit, l'Absorption Cyclotron Ionique (dans deux versions différentes) et le Chauffage à la Résonance Hybride Inférieure. On donne une explication simple du mécanisme physique qui est à la base de chacune des méthodes et on signale les aspects qui restent à éclaircir. On indique également les gammes de paramètres dans lesquelles des résultats positifs ont déjà été obtenus ou peuvent être atteints par des améliorations de la technologie.

Abstract
The paper deals with the various plasma heating methods which can be used to overcome the limitations of Ohmic heating in order to achieve ignition in low-β toroidal systems. The overall power balance equation of a "neoclassical" plasma is discussed without and with the addition of a given amount of supplementary power. Then attention is directed to a) Adiabatic Compression, b) Neutral Beam Injection, and c) slow HF-plasma interactions, leaving aside those fast processes like Shocks, Turbulence, Intense HF-Fields, Relativistic Electron Beams, Lasers, which are obviously impracticable in large energetic low-β toroidal systems. The most interesting HF Heatings are, in order of increasing frequency : Transit Time Magnetic Pumping, Ion Cyclotron Absorption (in 2 versions) and Heating at the Lower Hybrid Resonance. For each method we briefly explain the basic physical mechanisms involved and point out the important aspects which are not yet well understood. At the same time, we indicate the range of parameters in which these various methods have already been proved to work or are expected to be successful after some technological improvement.