Fabrique d’un Tokamak

Tokamak: késako ???

Après ITER, la Région centre se dote de son Tokamak. Son nom : le TokaBloik

La réalisation d’un Tokamak n’est pas une entreprise à prendre à la légère…

Une équipe de jeune scientifique s’est réunis pour définir les besoins techniques dans le but de créer cet outil qui fera avancer la science. C’est tout l’ADN de la recherche en Région Centre qui est à l’œuvre !

Leurs noms: Lili, Astrid, Louis, Rayan.

Le Fablab Robert-Houdin est le maître d’œuvre, les contraintes techniques étaient très serrées. Les délais de réalisations étaient encore plus tendu: il fallu réaliser le projets en 2 heures lors d’une réunion de projet au Fablab avec l’équipe scientifique !

Le Tokamak est composé de nombreuses parties dont les plus importantes sont:

  • Les bobines supraconductrices

Elles doivent fournir un champs magnétique très puissant permettant de confiner le plasma dans la chambre.

Elles doivent être construites à partir de schémas précis fourni par l’équipe scientifique. Leur profil doit être absolument rigoureux.

Le choix de fabrication c’est donc porté vers la découpe de profils à la laser dans du médium, à partir de profil au format SVG crées sous inkscape fourni par les scientifiques. Il a fallu en fabriquer 10 pour que le contrôle du champs magnétique soit optimal.

Bobine magnétique du Tokamak

 

  • La chambre de confinement

La chambre doit pouvoir contenir le plasma, qui est à une température extrême, il doit y régner un vide poussé. Les contraintes mécaniques sont très fortes. La chambre doit pouvoir s’enserrer dans les bobines magnétiques.

Sa forme n’est pas simplement un banal tore aplati. Il a fallu trouver le moyen de réaliser un modèle numérique assez précis permettant sa réalisation

Un beau challenge technologique, que le Fablab a su repousser !

Grâce à openSCAD, une version réduite du profil des bobines a été utilisé pour générer un volume par rotation-extrusion de profil (tore.dxf).

2 lignes de code ont donc été nécessaires:

 rotate_extrude(convexity = 10, $fn = 200)
     import (file = "tore.dxf");

Le volume a été exporté au format STL, puis imprimé grâce à la Tobeca (ABS Noir) en 2 parties, histoire de pouvoir monter/démonter le Tokamak.

visualisation 3D de la chambre de confinement

 

  • Le plasma

C’est lui qui concentre génère toute l’énergie. Il doit être confiné précisément dans la chambre. Il est composé de particules élémentaires tournant à des vitesses folles.

Le choix du matériaux étais un défi. Il a fallu trouver un matériau adapté à ces contraintes.

Le choix c’est porté vers le polystyrène expansé, découpé au fil chaud, suivant un profil de demi-cercle.

  • Le cylindre central

Son rôle n’est pas bien défini, mais il étais important de l’inclure dans le projet.

Il n’a pas été difficile à créer, le modèle numérique (un bête cylindre aux bonnes dimensions) a été crée dans Tinkercad tout simplement, puis imprimé sur la Tobeca.

En plus de tout cela, il a fallu définir une structure apte à supporter le poids des bobines et de la chambre. Un disque avec des encoches a fait l’affaire, découpé lui aussi à la laser.

 

Bien entendu, les considérations d’accessibilité ont été prises dès le début: Le Tokamak est composé de 2 blocs pouvant être assemblé et désassemblé aisément. Son démantèlement ne sera pas un problème pour les futur générations.

Un exemple à suivre pour certains 😉

Et voici enfin en avant première les photos

Section en coupe du Tokamak
Le Tokamak assemblé, près à fonctionner

 

 

On ne peux que se féliciter de cette coopération internationale, qui ne manquera pas de faire avancer les connaissances techniques dans le domaine des hautes énergies.

Le Tokamak devrais d’ailleurs être mis en service au cours (de TPE) de janvier 2018 au lycée, et devrais donc délivrer toute sa puissance lors de cette première présentation par les élèves !

La plasma n’a plus qu’à bien se tenir !

Pour info, voici un aperçu de ce que l’on devrais avoir en fonctionnement:

 

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