CRÉATION ET CONFINEMENT D'UN PLASMA D'IONS ET D'ÉLECTRONS CHAUDS DANS LA BOUTEILLE MAGNÉTIQUE A MIROIRS DE BILLE-EN-TÊTE B

Résumé
Un canon à plasma sans électrode injecte axialement dans une bouteille magnétique à miroirs un plasma de deutérons complètement ionisé. Le rapport de miroir est 1,7 et le champ magnétique au centre 1 700 Gs. Dans les conditions expérimentales étudiées, les paramètres du plasma ont été variés dans la gamme : 10¹³ > n_e = n₁ > 10₁₂ cm^-3, 7 < T_e < 15 eV, 10 < T_i⊥ < 150 eV. Un champ magnétique axial dont l'évolution dans le temps est une demi-période de sinusoïde (2 500 Gs avec temps de montée 0,45 µs), soumet ensuite le plasma dans la bouteille à une décompression suivie d'une compression violemment non adiabatique. Au cours de la phase de compression, une énergie = 0,5 J est transmise au plasma se trouvant dans la bouteille. Cette énergie se retrouve en majeure partie dans la composante électronique du plasma. On met, en effet, en évidence une population d'électrons chauds (n_e = 5 × 10¹⁰ cm^-3, T_e⊥ = 3 keV, p_e||/p_e⊥ = 0,15 [1]) et une population d'ions chauds (T_i⊥ = 400 eV). Le volume du plasma confiné vaut environ 81. Alors que le temps de confinement des ions chauds ne dépasse pas 100 µs (pendant lequel on observe une émission comprise entre 1 et 10 MHz), celui des électrons peut atteindre plusieurs millisecondes. Au cours de son évolution, le plasma d'électrons chauds est le siège de diverses instabilités. On en a étudié les effets on observant les corrélations entre les discontinuités dans l'évolution du diamagnétisme, les pertes radiales et axiales d'électrons chauds, l'émission d'ondes HF dans la gamme 0,8 à 5 cm (l'émission à la fréquence cyclotronique des électrons a été mise en évidence), les variations brutales de l'anisotropie p_e||/p_e⊥ [1].

Abstract
A completely ionized plasma puff is injected axially by an electrodeless conical gun into a magnetic mirror bottle with B₀ = 1 700 Gs and mirror ratio 1.7. The main plasma parameters have been varied in the range 10¹³ > n_e = n_i > 10₁₂ cm^-3, 7 < T_e < 15 eV, 10 < T_i⊥ 150 eV. A half-a-period sine wave magnetic perturbation (B_max = 2 500 Gs with 0.45 µs rise time), is then applied in the region between the mirrors. After an initial phase of partial expansion, the plasma, located under the heating coil, undergoes a strong nonadiabatic compression. The compression wave appears to propagate radially with a Mach number = 3. An energy transfer to the plasma of about 0.5 J is observed. A hot electron component appears (having n_e = 5 × 10¹⁰ cm^-3, T_e⊥ = 3 keV, p_e||/p_e⊥ = 0,15 [1]) together with a less important ion component (T_i⊥ = 400 eV). The volume of the confined plasma equals about 8 liters. The confinement time of the hot ion density is less than 100 µs and an1-10 MHz emission is detected during their decay. The hot electron population is efficiently trapped during several milliseconds and it exhibits a series of instabilities. Correlations have been found between the sudden radial and longitudinal particle losses, the abrupt variation of the perpendicular energy and of the anisotropy of the distribution function, as well as the microwave emission between 0.8 and 5 cm (a strong partially polarized emission at the electron cyclotron frequency has been detected).