Applications à
l’électronique et à
l’électrotechnique,
fusion thermonucléaire
y Depuis longtemps, les proprié-
tés des décharges ont été utilisées pour l’éclairage et certains dispositifs électroniques ou électrotechniques (lampes à vapeur de sodium ou de mercure, tubes au néon ou au xénon [lampes « flash »], redresseurs de puissance [ignitron, thyrathron], tubes régulateurs de tension, cellules photoélectriques, compteur Geiger,
convertisseur thermoïonique). C’est dans ce dernier domaine que des applications des plasmas ont pu être dé-
veloppées plus récemment. Indépendamment de la conversion M. H. D.
d’énergie et de la propulsion ionique, on peut signaler :
— les tubes générateurs ou amplificateurs, dans le domaine des hyperfré-
quences, qui utilisent les instabilités du type faisceau-plasma ;
— le chalumeau à plasma, qui permet d’atteindre des performances supérieures à celles du chalumeau à arc, pour la soudure, le découpage ; les pipes à chaleur, qui, par suite de la très haute conductibilité thermique du plasma, permettent des échanges de chaleur plus efficaces que ne l’assurent les matériaux standards.
y Application sans nul doute la plus importante, la réalisation d’un réacteur à fusion thermonucléaire contrô-
lée exige l’obtention préalable d’un plasma très chaud et très dense afin que le taux de réaction soit assez élevé pour que la fusion puisse s’entretenir elle-même. Un tel plasma doit être isolé de l’enceinte qui le contient, et cela pose le problème du confinement ; mais, au préalable, il faut le porter à très haute température (supé-
rieure à quelques dizaines de millions de degrés) et limiter le plus possible les pertes d’énergie (par rayonnement) et de particules (par instabilités). Ce problème du chauffage est lié à ce que la force de répulsion coulombienne empêche des noyaux initiaux de se rapprocher.
Pour les noyaux entrant en jeu dans les réactions de fusion, il faut des énergies de particules de l’ordre de 105 eV.
Or, 1 eV correspond à une température de l’ordre de 104 K : il faudrait donc des températures de l’ordre du milliard de degrés. En fait, un nombre non négligeable de particules ayant une vitesse supérieure à la vitesse moyenne, la fusion peut être opérante à des températures légèrement plus faibles : pour les réactions deutérium-deutérium, il faut atteindre 400 millions de degrés ; pour la réaction deutérium-tritium, 45 millions de degrés seraient suffisants.
Les méthodes de chauffage appartiennent à quatre grandes catégories.
Elles s’appliquent souvent à des plasmas déjà « préchauffés », comme ceux downloadModeText.vue.download 607 sur 619
La Grande Encyclopédie Larousse - Vol. 15
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qui sont produits par des canons à plasmas, qui peuvent servir en même temps à l’injection du plasma dans l’enceinte.
Ces méthodes utilisent le chauffage, par interaction avec des ondes électromagnétiques (absorption au voisinage d’une fréquence de résonance), par onde de choc, par compression magné-
tique, en particulier par compression pulsée (gyrorelaxation), par effet Joule.
Les plasmas dans
l’univers
La compréhension de l’origine et de l’entretien des étoiles a exigé de faire appel aux mécanismes nucléaires, seuls capables d’expliquer de façon satisfaisante les sources d’énergie énorme nécessaires. Dans de telles conditions, la matière se trouve à l’état d’ionisation plus ou moins totale. Cela explique le rôle fondamental joué par la physique des plasmas en astrophy-sique et en radioastronomie. Plus près de nous, la très haute atmosphère se trouve aussi ionisée, et le champ ma-gnétique terrestre, par la structure en
« bouteille magnétique » de ses tubes de force, confine des particules chargées à des distances allant de quelques rayons terrestres à quelques dizaines : la physique des plasmas aura donc aussi une importance primordiale en géophysique externe (sans parler des modèles M. H. D. invoqués pour expliquer le géomagnétisme interne).
D. Q.
L. Spitzer, Physics of Fully Ionized Cases (New York, 1956, 2e éd., 1962 ; trad. fr. Physique des gaz complètement ionisés, Dunod, 1958).
/ S. Chandrasekhar, Plasma Physics (Chicago, 1960). / L. Artsimovitch, Physique élémentaire des plasmas (trad. du russe, Moscou, 1966). /
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sés (P. U. F., 1968).
plasma sanguin
F SANG.
plasticité
Propriété que possède un corps de conserver définitivement des modifications dimensionnelles après la suppression de la contrainte qui les a provoquées.
Introduction
Lorsqu’on déforme progressivement un matériau métallique à une température donnée, son comportement rhéologique présente des phases successives : tout d’abord, sous l’effet de contraintes faibles, le matériau se déforme par élasticité, c’est-à-dire qu’il reprend sa dimension d’origine dès la cessation de la contrainte ; à partir d’une certaine contrainte σE, différente suivant la nature et l’état physicochimique du matériau, dite « limite d’élasticité », le matériau se déforme par plasticité, c’est-à-dire qu’il conserve une déformation permanente après cessation de la contrainte. L’aboutissement limite de la plasticité sous l’action de contraintes croissantes est la rupture du matériau pour la contrainte σR (rupture ductile ou rupture fragile). Pour de nombreux matériaux, des phénomènes complexes s’ajoutent à ce comportement élémentaire plasto-élastique, tels que la déformation visco-élastique, pour laquelle le matériau ne retrouve son état original qu’après un certain temps (comportement visqueux).
Utilisation de la
plasticité pour la mise
en forme des matériaux
Bien que les matériaux métalliques aient été travaillés par déformation plastique depuis les époques les plus reculées, c’est seulement vers 1870
que furent établis les éléments théoriques de la plasticité, étudiée sous un aspect mécanique par Adhémar Barré, comte de Saint-Venant (1797-1886), Henri Tresca (1814-1885), Maurice
Levy (1838-1910) et Huber von Misès.
La connaissance à la fois théorique et pratique de la plasticité des métaux et des alliages présente un intérêt sous deux angles opposés, mais tout aussi importants :
— le fonctionnement d’organes mécaniques et la sollicitation des pièces hors du domaine des déformations plastiques ou des phénomènes connexes tels que le fluage et la fatigue ;
— le formage des matériaux, à tempé-
rature ambiante ou à chaud, dans le domaine des déformations plastiques, qui est à la base des procédés très divers du travail mécanique par laminage, for-geage, matriçage, estampage, étirage, tréfilage, filage à la presse, emboutissage, fluotournage, etc.
La construction mécanique et plus particulièrement la construction automobile utilisent depuis longtemps ces techniques de fabrication de pièces et les développent au détriment des techniques d’usinage par enlèvement de matière en raison de plusieurs avantages :
— économie de matière première ;
— gain de temps de fabrication à l’aide de machines à grandes cadences (3 000 pièces à l’heure sur une machine à quatre postes pour la fabrication de pièces de 250 mm de long et 20 mm de diamètre) ;
— précision de certaines dimen-
sions avec une tolérance de ± 0,02 à
± 0,05 mm ;
— bonnes caractéristiques mécaniques provenant de structures convenablement orientées par la déformation (effet de fibrage) ;
— amélioration de la tenue méca-
nique des couches superficielles particulièrement à la fatigue (grenaillage, galetage).
Par suite du prix élevé des outillages, ces techniques sont d’autant mieux adaptées pour la fabrication en grandes séries de pièces telles que rivets, vis (roulage des filetages), soupapes, poussoirs, arbres, vilebrequins, pignons,