Caractérisation des propriétés thermiques des couches de carbone déposées dans le tokamak Tore Supra J.-L. Gardarein 1 , F. Rigollet 2 , C. Le Niliot 2 , R. Reichle 1 1 CEA Cadarache, F-13108 St Paul lez Durance, France 2 Polytech’Marseille; I.U.S.T.I ; UMR CNRS N°6595, Université de Provence Technopôle de Château Gombert ; 5 Rue Enrico Fermi 13453 Marseille Cedex 13, France * (auteur correspondant : jean-laurent.gardarein@bordeaux.ensam.fr ) Résumé – Cette communication présente une expérience ex-situ de caractérisation de propriétés thermiques de type impulsionnelle face avant appliquée à un échantillon d’un composant faisant face au plasma présent dans le tokamak Tore Supra. Deux modélisations thermiques du dépôt à caractériser sont utilisées pour tenter d’expliquer deux comportements thermiques différents, à des échelles de temps différentes. Les résultats expérimentaux sont présentés pour deux zones de mesure. Nomenclature A,B,C,D : Composants des matrices quadripôles Cp : Capacité calorifique (J.kg -1 .K -1 ) K : conversion échauffement/signal (V.K -1 ) Q : Energie de l’impulsion (J.m -2 ) R c : Résistance de contact (m².K.W -1 ) a i : Diffusivité thermique du matériau i (m².s -1 ) b i : Effusivité thermique du matériau i (W.s 1/2 .m -2 .K -1 ) e i : épaisseur de matériau (m) ki : Conductivité thermique du matériau i (W.m -1 .K -1 ) p : variable de Laplace (s -1 ) z : Profondeur dans le matériau (m) Symboles grecs i β : Paramètre i ∆T : échauffement (K) ) (t η : Signal modélisé (V) ) , ( p z φ : transf. de Laplace du flux (J.m -2 ) ) , ( p z θ : transf. de Laplace de l’échauffement (K.s) Indices d : dépôt s : substrat 1. Introduction Dans le tokamak français Tore Supra, les composants face au plasma sont majoritairement en carbone. Ces composants ont une limite en flux (appelé flux critique) à partir duquel le risque d’endommagement irréversible devient non négligeable, cette limite correspond à 10MW.m -2 . Pour assurer la sécurité des composants, on mesure leur température de surface avec des caméras infrarouges. Le calcul de flux à partir de ces températures impose la connaissance parfaite des propriétés thermiques et des dimensions des matériaux observés, ce qui est le cas en général. Cependant, l’interaction entre le plasma et les parois carbonées conduit à l’érosion de ce carbone dans certaines zones et à sa re-déposition dans d’autres zones « à l’ombre » des forts flux de chaleur. Les températures mesurées par thermographie infrarouge sur ces zones sont alors les températures des dépôts de carbone et non de la surface sous-jacente des tuiles de carbone. Les expériences en conditions plasma montrent que la température des revêtements est bien plus élevée que celle des tuiles nues. Une mauvaise adhérence du dépôt sur la tuile est responsable de cette surchauffe. De ce fait, le calcul de flux à partir de ces températures impose la connaissance des propriétés thermiques de ces couches ainsi que de la résistance thermique de contact de celles-ci avec le substrat. Nous présentons une expérience de caractérisation des propriétés thermiques de ces couches de carbone par