1.5.1.1.1 bilan énergétique

Figure: bilan énergétique d'un pinch

On distingue cinq formes de stockage énergétique (voir figure 2.35):

• l'énergie du générateur;
• l'énergie magnétique;
• l'énergie cinétique de la couronne de plasma;
• l'énergie interne du plasma;
• et l'énergie radiative.

Le générateur se comporte habituellement comme une source. C'est lui qui alimente le système. Une part de cette énergie va directement au pinch, sous la forme d'énergie cinétique ou d'énergie interne^1.30. L'autre partie reste sous forme d'énergie magnétique à l'arrière du pinch. Le champ magnétique établi dans le volume entre le pinch et le retour de courant se comporte donc comme un consommateur d'énergie, mais aussi comme une source, qui vient suppléer au générateur si ce dernier cesse de fournir assez d'énergie. Il s'agit donc d'un stockage intermédiaire d'énergie. L'énergie cinétique est augmentée par l'énergie fournie par le générateur, via les forces de Laplace, et éventuellement par l'énergie interne, via le travail des forces de pression interne (travail du $P \, dV$). En effet, l'énergie interne peut devenir suffisante pour établir une dilatation du plasma, ce qui crée de l'énergie cinétique. Mais l'énergie cinétique peut aussi se convertir en énergie magnétique, par exemple comme c'est le cas lorsque le liner de la compression de flux tend à réduire l'inductance vue par le générateur secondaire. Pour se représenter ce qu'est le travail du $P \, dV$, on peut faire l'analogie avec un piston: la force fournie par celui qui pousse le piston(c'est le $\overrightarrow{j} \wedge \overrightarrow{B}$ du pinch) se transmet au système sous forme d'énergie cinétique (le piston se met en mouvement) et de travail de compression qui chauffe le gaz contenu dans le piston. Cette énergie interne est ensuite dissipée (conduction/rayonnement thermique), et produit un rebond du piston lorsque l'on ne fournit plus assez d'énergie mécanique pour la contenir. Enfin, l'énergie interne est principalement alimentée par l'effet JOULE, et par le travail de $P \, dV$. Cette énergie se dissipe alors principalement sous forme d'énergie radiative. Ceci permet alors de construire le bilan énergétique de la figure 2.35.

Notes

... interne^1.30

Il faut prendre garde au fait que les codes MHD ne gèrent pas très finement les problèmes de couplages entre un circuit électrique et l'inductance variable représentée par le pinch, donc il vaut mieux recourir à un code circuit plus élaboré pour traiter correctement ce couplage et en déduire le courant réellement injecté dans la charge au cours du temps, puis injecter ce courant dans la simulation MHD .