Comment sont créés les plasmas

[invite8537ca17]

bonjour
en faite je veux savoir comment sont créée les plasma
par des aimant??
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[moco]

Un plasma n'est pas créé par des aimants. il est maintenu par des aimants. je m'explique.
Un plasma est un gaz porté à une température tellement élevée (> 3000°C) que les atomes sont décomposés en une bouillie d'électrons et de noyaux. Si la température diminue, les électrons et les noyaux se recombinent et reforment des atomes.
Le Soleil est une boule de plasma, et la température en surface y est de 6000°C.
Sur Terre, pour faire un plasma, on fait passer une étincelle électrique ou une décharge électrique dans un gaz raréfié, qui est souvent de l'hydrogène. Il se produit des masses d'électrons et de noyaux, qui sont animés d'une grande vitesse. L'ennui, c'est que ces électrons et noyaux finissent très vite par toucher les bords du récipient dans lequel on a créé le plasma, et qu'ils s'y refroidissent : c'est la fin du plasma.
Si on veut maintenir un plasma plus longtemps que la durée de l'étincelle qui l'a créé, il faut ruser. Il faut empêcher les électrons et protons de toucher le bord du récipient. C'est là qu'on utiise des aimants. On commence par créer un récipient de forme spéciale, et il semble que ceux qui vont le mieux ont la forme de tube recourbé en anneau, un peu comme un pneu de voiture qui aurait été tordu en forme de huit. Cela s'appelle un tokamak. On met ensuite des aimants un peu partout, pour dévier les électrons et protons dès qu'ils approchent des bords du tokamak, et les renvoyer vers le milieu du tube.
L'ennui, c'est que rien n'est parfait, et qu'il subsiste des zones de fuite. Le record de durée d'un plasma dans un tokamak est de l'ordre de 25 milliseconde, si je ne m'abuse. Il faudrait faire mieux.
Si tu as une idée, lance la ! Il devrait y avoir moyen de faire mieux. Il y a beaucoup de gens qui cherchent.

[pascalp]

Faut pas être aussi pessimiste

http://fr.wikipedia.org/wiki/Tore_Supra
Tore Supra est situé à Cadarache, l'un des sites du CEA. Il a commencé son activité en 1988. Il a pour objectif de produire des plasmas de longue durée ; il détient à ce jour le record de durée de fonctionnement pour un tokamak (6 minutes 30 secondes et plus de 1000 MJ d'énergie injectés puis extraits en 2003), et a permis de tester de nombreux équipements (paroi intérieure, bobines supraconductrices) qui seront utilisés dans son successeur : ITER.

Voir aussi la "Z-machine", elle a fait beaucoup parlé d'elle il y a pas si longtemps. Elle utilise un confinement inertiel. Mais la on s'éloigne de la production de plasma.

[invite8537ca17]

Si on veut maintenir un plasma plus longtemps que la durée de l'étincelle qui l'a créé, il faut ruser. Il faut empêcher les électrons et protons de toucher le bord du récipient. C'est là qu'on utiise des aimants.

mais comment ca marche,l'aimant avec le plasma,ca créé un champ magnetique et apres??

[A voir en vidéo sur Futura]

[Magister]

Juste pour dire qu'il existe beaucoup de types de plasma. Plasma froid, plasma basse pression, plasma pulsé...
La flamme d'un feu est un plasma, les étoiles sont des plasma, les ICP sont des "torches à plasma"...
Suivant les cas ils ne seront pas mis en oeuvre de la même manière. Les tokamak sont des outils pour faire de la fusion, mais ce sont des gros engins réservé à la recherche fondammentale pour l'instant. On peut très bien réaliser des plasma dans sont laboratoire à condition d'avoir le matériel pour....

[Magister]

Pour moi, les ions créés dans le plasma sont hautement énergétiques. Il se peut donc qu'ils aient une configuration de spin paramagnétiques (comme l'oxygène, ils ont deux électrons de spin identiques). Du coup, ils sont repoussés par les aimants. La seule chose que les aimants apportent c'est un guide. Ce n'est pas eux qui créent le plasma.

[invite388d08ab]

Bonjour,
Je crois qu'on dit aussi que le plasma est un 4ème état de la matière (gaz/liquide/solide).. Enfin, il me semble.. Suite à ce que vous avez tous dit, j'ai une question. Si on ne peut maintenir un plasma s'il touche "les bords de son récipient", comment ca se passe dans des lampes néon o_U. Il me semble que c'est du plasma créé à partir de Krypton ou néon mais cependant, le récipient est en verre et je pense pas que ca atteigne des températures extrèmement élevées.. Voilà ma question

[pascalp]

Bonjour,
Je crois qu'on dit aussi que le plasma est un 4ème état de la matière (gaz/liquide/solide).. Enfin, il me semble.. Suite à ce que vous avez tous dit, j'ai une question. Si on ne peut maintenir un plasma s'il touche "les bords de son récipient", comment ca se passe dans des lampes néon o_U. Il me semble que c'est du plasma créé à partir de Krypton ou néon mais cependant, le récipient est en verre et je pense pas que ca atteigne des températures extrèmement élevées.. Voilà ma question

Si si, la temperature eleve est atteinte.
Le tube est sous basse pression, donc une conductibilite thermique faible, la surface reste froide et centre est extrement chaud.
La temperature est obtenu le long d'un arc electrique (le plama est conducteur). Le petit noyau ou petit e- qui sort de l'arc, se refroidis, se recombine pour donner l'atome classique et rebondis sur le verre. En passant a travers l'arc, pouf, redissociation.

[invite388d08ab]

Ah ok merci.. C'est pour ca que les bords sont moins "blancs" que le centre (enfin moins lumineux il me semble) mais quand tu dis "froid" c'est des températures moyennes? Vu que quand on touche un néon bah ca crame les doigts.. Ah oui, une autre question.. Pourquoi la forme cylindre ou enroulée (un pneu) est nécessaire? Même si ce sont des petites ampoules à néon (ou krypton je sais plus), on a des tubes (http://www.conrad.fr/wcsstore/Conrad...967084_p_g.jpg)

[pascalp]

Ah ok merci.. C'est pour ca que les bords sont moins "blancs" que le centre (enfin moins lumineux il me semble) mais quand tu dis "froid" c'est des températures moyennes?

Froid dans le sens tres inferieur a la temperature du plasma

Vu que quand on touche un néon bah ca crame les doigts.. Ah oui, une autre question.. Pourquoi la forme cylindre ou enroulée (un pneu) est nécessaire? Même si ce sont des petites ampoules à néon (ou krypton je sais plus), on a des tubes (http://www.conrad.fr/wcsstore/Conrad...967084_p_g.jpg)

C'est des lampes fluocompacte, aucune idee pour la forme. Je dirais, qu'il faut une entre et une sortie, comme le tube. Et pour les avoirs du meme cote, il faut les plies.
Suivant la luminosite a fournir, il faut sans doute une longueur precise, repliee sur elle meme pour prendre moins de place.

Bon, si j'allais bosse...

[mhackgyver]

si tu veux creer du plasma dans ton micro-onde:
http://jlnlabs.imars.com/plasma/index.htm

j'ai testé ca marche, la 1ere fois c'est impressionnant

[ketchupi]

Bonjour,

effectivement, on ne crée pas les plasmas par champs magnétiques. Ces champs sont utilisés dans ITER pour le confinement, pour que le plasma hautement énergétique ne détruise pas le réacteur par contact.
Cependant, ce n'est pas la seule utilité des champs magnétiques.
En fait, tout particule chargé voit sa trajectoire déviée dans un champ magnétique. Notamment, les champs magnétiques généralement utilisés servent à modifier un paramètre : le libre parcours moyen. Ce libre parcours correspond à la distance moyenne entre deux collisions. De ce fait, si le champ magnétique est correctement orienté, les espèces vont suivre une trajectoire en hélicoïde s'enroulant autour des lignes de champs magnétiques ! de ce fait, le libre parcours moyen est beaucoup plus faible, les collisions sont nombreuses. LEs électrons qui "s'enroulent" vont donc frapper plusieurs espèces, et entraîner plus d'ionisation. C'est d'ailleurs l'une des méthodes utilisées en Pulvérisation cathodique (PVD) dans l'industrie du Silicium. (Si vous voulez plus de détails, je me ferais un plaisir de vous en dire plus, moi même étant ingénieur en traitement et applications plasmas).
Maintenant, pour l'utilisation de champs magnétique dans ITER, le principe est différent. Le plasma est préconfiné par l'effet de pincement "pinch-effect", qui consiste en l'injection d'un courant très élevé dans le plasma. Cette circulation de courant crée un champ magnétique, et donc une force de Laplace centripète qui préconfine le plasma. Cependant, ce préconfinement n'est pas suffisant pour amorcer la fusion thermonucléaire, il faut ainsi passer au delà de la barrière coulombienne, et on rajoute des champs magnétiques supplémentaires. Ces champs magnétiques modifient la trajectoire des particules chargées.

Donc pour conclure, on utilise les champs magnétique pour modifier les trajectoires des particules chargées. Cela peut entretenir le plasma, modifier sont taux d'ionisation... Mais, à ma connaissance, la création d'un plasma uniquement par champ magnétique n'existe pas.

Cordialement.

[ketchupi]

Si si, la temperature eleve est atteinte.
Le tube est sous basse pression, donc une conductibilite thermique faible, la surface reste froide et centre est extrement chaud.
La temperature est obtenu le long d'un arc electrique (le plama est conducteur). Le petit noyau ou petit e- qui sort de l'arc, se refroidis, se recombine pour donner l'atome classique et rebondis sur le verre. En passant a travers l'arc, pouf, redissociation.

C'est faux. Si un arc électrique passait dans un tube néon, tu ferais fondre le tube, le plafond, et les fils électriques ! Dans un tube néon, le gaz de néon est à faible température, environ la température ambiante, c'est la température électronique qui est élevée ! Ce n'est pas du tout un arc électrique qui est à l'origine de la technologie des néons, mais simplement une tension très élevée appliquée au tube de façon pulsée (ce pulse est amorcé par un dispositif appelé "starter"). On entre là dans la physique des décharges de Townsend. Notons également que les tubes contiennent du mercure, et c'est lui qui est responsable de l'émission des UV dans les tubes fluorescents.

Pour info, les arcs électriques sont utilisés dans la torche plasma, utile pour la découpe des matériaux (métalliques principalement) ! imagine si un arc passait dans un tube fluo en verre !

[pascalp]

un arc électrique c'est pas implement un courant qui passe dans un milieu non conducteur en depassant la tension de claquage ? Dans les gadgets aussi qu'on voit dans certains magasins.

Pas clair ce que je dis, je vais zieute universalis et je reviens

Question température, que ce soit électronique ou autre, ça j'en sait rien, je connais pas la différence. Une température pour moi c'est grosso l'énergie d'agitation des molécules.

[ketchupi]

un arc électrique c'est pas implement un courant qui passe dans un milieu non conducteur en depassant la tension de claquage ? Dans les gadgets aussi qu'on voit dans certains magasins.

Pas clair ce que je dis, je vais zieute universalis et je reviens

Question température, que ce soit électronique ou autre, ça j'en sait rien, je connais pas la différence. Une température pour moi c'est grosso l'énergie d'agitation des molécules.

Dans la physique des plasmas, et notamment dans le domaine de décharges électriques dans les gaz, le régime d'arc constitue en fait un état électrique pour lequel la tension appliquée au tube est très faible, et le courant très élevé (une puissante étincelle, court-circuit). Or le fonctionnement des tubes ne nécessitent pas d'atteindre ce régime, on travaille simplement dans le régime de décharge lumineuse, état électrique pour lequel la tension est relativement peu élevée, mais le courant beaucoup plus faible que pour le régime d'arc.

Maintenant, la température est l'agitation cinétique des molécules d'un gaz ! Les électrons sont cependant plus mobiles que les espèces lourdes dans un plasma (ions, atomes, molécules...), du fait de leur masse beaucoup plus faible ! Ainsi, si l'on considère dans le plasma deux sous-systèmes, l'un représenté par l'ensemble des électrons, et l'autre par les espèces lourdes, alors le sous-système électronique aura une température cinétique plus importante.
Et c'est d'ailleurs l'une des conditions de l'amorçage de ces plasmas : la température électronique élevée permet une excitation et ionisation plus importante des espèces neutres, responsables de la décharge lumineuse !

++

[pascalp]

Je connaissais pas la difference entre decharge et arc, j'ai tout compris maintenant. La temperature electronique, aussi, en fait c'est la temperature des electrons.

[invite388d08ab]

Lol moi j'ai pas tout compris
C'est quoi un arc?
puis dans le plasma, si on utilise des champs électriques, par exemple quelque chose de négatif ca repousse les électrons mais ca attire les protons non? Donc comment ca se passe tout ca? A moins qu'on change le signe en un laps de temps o_U ?

[ketchupi]

Salut !
grossièrement, un arc, c'est une étincelle gigantestque dont l'intensité est très élevée (de l'ampère au kA me semble-t-il).
Ce courant très fort implique que l'excitation et l'ionisation du gaz dans le quel se produit l'arc sont très importantes, d'où une grande luminosité et une énergie très grande des espèces. Dans les tubes à décharges, le régime d'arc est précédé par le régime de décharge sombre (townsend discharge ou dark discharge -- forte tension, faible courant), de décharge lumineuse normale (glow discharge -- faible tension, courant légèrement plus élevé), de décharge lumineuse anormale (anormal glow discharge -- courant élevé, tension élevée) et enfin régime d'arc électrique (spark -- courant très élevé, tension presque nulle).
Du fait du fort courant, l'énergie produit dans un arc est très importante, et de ce fait, son apparition dans un appareil qui ne le supporte pas, peut entrainer une fonte partielle, un incendie...
Dans le section physique, je donnais quelques exemples de l'utilisation de l'arc électrique : la soudure ou la découpe plasma, qui utilise l'énergie très élevé du gaz dans lequel se produit l'arc. Notamment, le contact arc-matériau produit la fonte et l'évaporation partielle par transfert d'énergie, donc la découpe ou la fonte.

puis dans le plasma, si on utilise des champs électriques, par exemple quelque chose de négatif ca repousse les électrons mais ca attire les protons non? Donc comment ca se passe tout ca? A moins qu'on change le signe en un laps de temps o_U ?

Oui, les charges positives et négatives sont attirés par les potentiels inverses. Maintenant, tout dépend de la technologie. Dans les tubes à décharges (néon), on peut utiliser une tension alternative ou continue. Supposons que la tension utilisée est continue : pour entretenir le régime lumineux (eh oui, les néons servent à éclairer, donc doivent toujours rayonner), les électrons qui sont recombinés à l'anode doivent impérativement être remplacés, faute de quoi, il y a de moins en moins d'électrons dans le plasma, donc moins en moins d'excitation, donc moins de lumière. Par impact, ils peuvent cependant libérer de la cathode un ion, qui accéléré par le champ électrique, va recréer d'autres électrons dans le gaz... C'est la même chose pour les ions, qui par impact cathodique, peuvent libérer un électron. Et ces nouveaux électrons réitèrent le processus, permettant d'entretenir une densité d'électron suffisante pour un rayonnement efficace.

Dans le cas alternatif, ces processus subsistent, mais cette fois, les particules sont soumises à une force qui s'alterne. De ce fait, le parcours des électrons est beaucoup plus grand, et les collisions avec le gaz ambiant également. Ainsi le taux d'excitation et d'ionisation sont plus importants. Cette technologie est utilisé par exemple dans le dépôt de couches minces. Pour plus de précisions, demandez !

[moco]

Pour obtenir un arc, on considère un élément de circuit électrique quelconque, dans lequel passe un fort courant, de plusieurs ampères. Intutile d'essayer avec un courant issu d'une pile. Le fil d'amenée du courant qui alimente une usine ou une entreprise conviendrait bien. Imagine ensuite que ce fil est fait de deux morceaux de métal qui se touchent. Le courant traverse le contact.
Si on sépare ces deux morceaux de métal, le courant est interrompu. Et c'est un interrupteur tout bête qu'oon a réalisé là.
Mais si on les sépare très peu (quelques millimètres), et très lentement, le courant continue à passer, mais en produisant une très forte lumière entre les deux morceaux de métal qui viennent d'être séparés. Cette lumière est appelée "un arc". Elle dégage aussi beaucoup de chaleur, mais peu de bruit. Rien à voir avec une étincelle, comme celle qui éclate dans un éclair.

[invite896006b7]

un plasma est la quatriem etat de la matier peut etre cré par n'import produit sous certin conditions de pression et de temperature, Generalement les plasma sont crés à des temperatutres importantes or pas des materiaux qui peuvent resistés cette temperature pour ceci les champs magnétiques sont des conduites et des porteures du plasma dans les reacteurs thermonucléaires.