Des installations thermonucléaires sont aujourd'hui conçues pour produire de l'électricité à partir des réactions thermonucléaires comme celles qui se produisent sur le Soleil. En cas de réussite, l'humanité disposerait d'une source d'électricité pratiquement inépuisable. Le réacteur thermonucléaire international ITER actuellement en construction en France est le plus grand projet dans ce domaine.
Mais de tels dispositifs sont soumis au risque d'apparition d'arcs unipolaires, qui surviennent entre le plasma thermonucléaire et la première paroi du réacteur tournée vers lui. Ce phénomène peut conduire à la destruction de la paroi du réacteur, à la pollution et au refroidissement du plasma — ce qui est inadmissible lors d'une synthèse thermonucléaire contrôlée. Le mécanisme d'apparition des arcs unipolaires n'a pas encore été totalement exploré, c'est pourquoi les recherches en la matière sont novatrices.
Dmitri Sinelnikov de la chaire de physique des plasmas du MEPhI, actuellement en stage à l'université de Nagoya au Japon, a découvert qu'après l'apparition d'arcs unipolaires apparaissaient des structures ressemblant aux flocons de neige sur le duvet de tungstène. La chaire du MEPhI a alors procédé à des expériences supplémentaires pour découvrir comment de telles structures déterminaient les propriétés du nano-duvet de tungstène sous l'impact des champs électriques de haute tension. Il s'est avéré que de tels "flocons de neige" influençaient en grande partie l'impact du champ électrique.
"Hormis leur beauté extérieure, les cratères-flocons de neige peuvent aider à mieux comprendre le mécanisme de déplacement de l'arc sur la surface", a noté Dmitri Sinelnikov.
Selon les auteurs de la recherche, la poursuite de l'étude de ce phénomène permettra de prévenir l'apparition d'arcs unipolaires nuisibles dans les réacteurs nucléaires, assurant ainsi leur exploitation fiable.
