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Concept
Instabilité électrothermique
Résumé
L'instabilité électrothermique dite aussi instabilité de Velikhov ou instabilité d'ionisation a été prédite par la théorie par le physicien russe Evgeny Velikhov en 1962, prédiction qui fut confirmée expérimentalement dès 1965.
C'est une « qui survient dans le plasma bitempérature d'un convertisseur MHD, soumis à un fort champ magnétique et en régime d’ionisation hors d'équilibre thermodynamique, c'est-à-dire lorsque la température électronique excède la température ionique (par exemple quand le « gaz d'électrons » est chauffé à kelvins, alors que les « lourds » (atomes et ions) restent « froids » aux alentours de ).
Au niveau microscopique, localement, la densité électronique et la température électronique (qui est la mesure de l’énergie cinétique moyenne d'agitation thermique dans le gaz d’électrons) fluctuent, de même que les vecteurs densité de courant électrique et champ électrique. Cette instabilité se manifeste quand l’effet Joule communique, localement, de l’énergie au gaz d’électrons, et que celui-ci ne parvient pas à dissiper cette énergie par le jeu de collisions, élastiques ou inélastiques.
Sa manifestation est extrêmement rapide puisque son temps caractéristique d’établissement est du même ordre de grandeur que le temps caractéristique d’ionisation du plasma. Le plasma se stratifie alors, « comme un mille-feuille », avec alternance de couches fortement et faiblement ionisées. Dans un tube de Gleiser soumis à un champ magnétique transversal, créé par exemple par un simple aimant permanent, la décharge prend alors l’allure « d’une pile d’assiettes »
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Évolution de l'instabilité électrothermique dans un convertisseur MHD de FaradayLignes de courant électrique (calcul numérique, Russie, 1968)
L'effet Hall, s'agissant des gaz, n'a pas grand chose à voir avec l'effet Hall tel qu'il se produit dans les solides, où le paramètre de Hall reste toujours inférieur à l'unité. Dans un plasma, ce paramètre peut prendre des valeurs importantes.
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