Niveau 4 · Licence avancée · Kit pédagogique · Université, 3e et 4e année
Systèmes de plasma et de fusion
Un carnet de laboratoire pour l’apprenant et un guide spécifique pour l’enseignant transforment le modèle interactif en enquête reproductible.
Carnet de l’apprenant
Régime plasmaque et carte de la chaîne de gain
Quelles comparaisons sans dimension et à l’échelle de longueur déterminent le modèle plasma valide, et où le gain de fusion s’inscrit-il dans le registre complet de l’installation ?
Mise en place
- • Utilisez le laboratoire du régime plasmatique. Établissez la densité, la température, le champ et la taille de l’appareil, comparez les échelles caractéristiques, puis suivez la puissance de fusion à travers les définitions de plasma, d’ingénierie et de gain électrique.
Prédisez d’abord
- 1. Prédire comment l’augmentation de la densité modifie la longueur de Debye et la fréquence du plasma.
- 2. Prédire si le gain du plasma supérieur à un garantit une production électrique nette.
| Variable | Rôle | Unité |
|---|---|---|
| Densité et température | Entrées plasma | m⁻³ et eV |
| Champ magnétique et taille de l’appareil | Entrées de confinement | T et m |
| Longueur de Debye, rayon gyrométrique, fréquence plasma | Échelles dépendantes | m et Hz |
| Plasma/ingénierie/gain électrique | Diagnostic système | Sans dimension |
Colonnes d’observation
Analysez
- 1. Quelle comparaison d’échelles permet une description fluide ?
- 2. Le plasma est-il magnétisé pour l’espèce sélectionnée ?
- 3. Quelle définition de gain exclut l’énergie de la centrale à recirculation ?
- 4. Quel effet d’instabilité ou de transport est en dehors de ce modèle à dimension nulle ?
Cadre de conclusion
Pour n=___, T=___ et B=___, le régime est ___ car ___ ; Qplasma=___ correspond à l’état net-électrique ___ après ___.
Guide de l’enseignant · 60 à 80 minutes
Enseignez l’enquête, pas l’interface
Cible: Les apprenants classent un plasma à l’aide d’échelles caractéristiques et gardent distinctes les définitions de gain nucléaire, plasma, ingénierie et nette électrique.
Préparer
- • Examinez la vitesse thermique et le rayon gyrologique dépendants de l’espèce.
- • Définissez chaque limite de gain.
- • Préparons un cas où Qplasma>1 mais la production électrique nette est négative.
Gestes de facilitation
- • Exigez des étiquettes d’espèce à l’échelle cinétique.
- • Comparez les échelles avec la taille de l’appareil avant de choisir un modèle.
- • Retrace chaque auxiliaire et perte de conversion à travers la chaîne de gain.
Accessibilité et participation
- • Utilisez des énoncés de ratio en parallèle des échelles logarithmiques.
- • Fournir un diagramme de gain à la limite d’écoulement.
- • Épelez les espèces et unités dans chaque en-tête du tableau.
Éléments de preuve d’apprentissage
- • Un tableau à l’échelle des caractéristiques
- • Une classification de régime justifiée
- • Une distinction complète des chaînes de gain
Vérifications des idées fausses
Le gaz ionisé chaud est automatiquement un plasma idéal.
Le comportement collectif et la validité du modèle dépendent du blindage de Debye, des collisions, de la magnétisation et de la séparation des écailles.
Le seuil de rentabilité scientifique signifie qu’une centrale électrique est prête.
Le gain de plasma exclut de nombreuses pertes de pilotage, de conversion thermique, de recirculation et d’installations.
Prolongement
Comparez la magnétisation des électrons et des ions et identifiez le modèle de transport que chaque ordre supporte.