plasma - IN2P3

PHYSIQUE des PLASMAS
Pierre Tardiveau
Enseignant-Chercheur au Laboratoire
de Physique des Gaz et des Plasmas
[e-mail]
Master de Physique Fondamentale – M1 2013-2014

Physique des plasmas
Plan du cours
1 - Introduction aux plasmas
2 - Trajectoires de particules sous champs uniformes
3 - Dérives magnétiques et confinement d’un plasma
4 - Comportements collectifs dans les plasmas
5 – Collisions, transport et ionisation dans les plasmas
6 – Application aux plasmas faiblement ionisés
7 - Structuration des plasmas au voisinage de parois
8 - Interaction ondes - plasma
9 - Magnétohydrodynamique (MHD)
Master de Physique Fondamentale – M1 2013-2014

Bibliographie et ouvrages recommandés
Physique des Plasmas – J.M. Rax – Dunod 2005
Physique des Plasmas Vol.1 et 2 – J.L. Delcroix et A. Bers – EDP Sciences 1994
Introduction to Plasma Physics (lecture notes) – J. Howard – 2002
(http://wwwrsphysse.anu.edu.au/~jnh112/AIIM/c17/)
Introduction à la physique des plasmas (cours) – S. Mazevet – 2009
(http://ipnweb.in2p3.fr/rayonnements-energie/cours/cours%20UE4/cours1.pdf)
The Physics of Plasmas (lecture notes) – R. Fitzpatrick – 2008
(http://farside.ph.utexas.edu/teaching/plasma/plasma.html)
Les plasmas froids hors-équilibre (colloque Delcroix) – J.P. Bœuf – 2007
La fusion nucléaire : de la recherche fondamentale à la production d’énergie ? –
Académie des Sciences - EDP Sciences 2007
Master de Physique Fondamentale – M1 2013-2014

Plasma froid basse pression pour la propulsion spatiale
Les propulseurs plasmas électriques et magnétiques permettent d’obtenir des vitesses
d’éjection de gaz v
e
importantes (au détriment de la poussée).
t
m
vF
g
e
∆
∆
⋅=
Poussée (N) Débit massique (kg.s
-1
)
Master de Physique Fondamentale – M1 2013-2014
1 – Introduction aux plasmas – Quelques Exemples
Pour la Science N°379 - mai 2009
Sonde spatiale Dawn de la NASA,
propulsée par un moteur plasma éjectant des ions de xénon bleutés,
Type de propulseur
Chimique (propergol)
Plasma ionique
Plasma électromagnétique
V
e
(km/s)
2 - 5
10 - 50
10 - 300
F (N)
10
7
1
500
Vitesse d’éjection (m.s
-1
)

Ions très peu sensibles au champ magnétique et non collisionnels.
Électrons piégés par le champ magnétique et collisionnels.
Master de Physique Fondamentale – M1 2013-2014
1 – Introduction aux plasmas – Quelques Exemples
Plasma froid basse pression pour la propulsion spatiale
J.M. Rax 2005 Dunod
La propulsion plasma consiste à ioniser un gaz rare, et à accélérer les ions formés
en évitant qu’ils se recombinent avec les électrons.
Plasma faiblement ionisé : <n
e
> = 10
12
cm
-3
et N = 10
13
cm
-3
Plasma hors équilibre : <T
e
> = 15 eV (> T
gaz
)