Objectifs du projet
Le projet SF-Plant vise à évaluer dans quelle mesure les supraconducteurs haute température (SHT) permettent la construction de centrales électriques à fusion plus compactes et attractives que celles utilisant des supraconducteurs basse température.
Il s’agit d’explorer un large domaine de paramètres et de solutions technologiques, tout en identifiant les verrous et designs candidats pour de futures centrales.
Contexte scientifique
La fusion nucléaire repose sur la création et le maintien d’un plasma chaud, confiné par des champs magnétiques. Les supraconducteurs haute température offrent une opportunité unique d’intensifier ces champs, rendant possible des réacteurs plus petits et potentiellement plus abordables.
Cependant, cette technologie, bien que prometteuse, soulève des défis d’ingénierie : forces extrêmes sur les structures et gestion de la chaleur intense.
Le projet SF-Plant s’inscrit dans cette exploration, combinant recherches fondamentales et simulations de pointe pour évaluer la faisabilité de telles centrales, tout en contribuant à l’avancée des connaissances scientifiques et au développement technologique.
Enjeux scientifiques et technologiques
Forces de Laplace
Gérer les forces intenses sur les bobines induites par les champs magnétiques élevés.
Flux de chaleur et Technologies cryomagnétiques
Réduction des flux thermiques sur les composants exposés au plasma et développement de systèmes de refroidissement efficaces pour les SHT.
Conception système
Optimiser les designs de centrales compactes via des codes de simulation.
Modélisation avancée
Améliorer les modèles de confinement et de transport dans les plasmas.
Partenaires impliqués
Ce projet est mené en collaboration avec plusieurs laboratoires et centres de recherche
CEA
Leader du projet, responsable des études systèmes, conception cryomagnétique et interactions plasma-paroi.
CNRS
Expertise en théorie, modélisation des plasmas et études sur les matériaux et les interactions plasma.
AMU
Contribution aux études sur la physique des plasmas, turbulence et transport.
CentraleSupélec
Analyse technico-économique et optimisation des systèmes électriques basés sur les SHT.
Challenges du projet
Maîtrise des contraintes mécaniques
Gérer les forces élevées sur les structures.
Gestion thermique
Maintenir des performances optimales malgré des flux de chaleur intenses.
Modélisation précise
Améliorer la précision des simulations pour des conceptions optimisées.
Méthodologie et approche
01
Études initiales et outils
Développement des codes D0FUS et adaptation de SYCOMORE pour les SHT, premières études de dimensionnement des tokamaks.
02
Modélisation avancée et intégration
Intégration des modèles améliorés (forces de Laplace, flux thermiques) dans SYCOMORE, analyses de conceptions détaillées incluant tokamaks et stellarators.
03
Validation et résultats
Validation des designs candidats, analyses socio-économiques et production de rapports finaux avec mise à disposition des codes à la communauté scientifique.