Les glaçons cryogéniques contenant de l'hydrogène (et ses isotopes) ou du néon sont des ingrédients indispensables à un tokamak de fusion.

• En premier lieu, il faut en effet introduire régulièrement du combustible (deutérium et tritium pour ITER) dans le plasma pour alimenter la réaction de fusion dans le plasma et seuls des glaçons peuvent pénétrer efficacement dans le plasma jusqu'à son cœur.
• Ensuite, les plasmas de fusion comme celui de JET (Joint European Torus) ou de WEST (CEA-IRFM) présentent des instabilités de bord qui sont contrôlées par injection de glaçons à haute fréquence, à la périphérie du plasma.
• Enfin, en cas d'instabilités majeures (disruption) du plasma haute énergie d'ITER, il est prévu de fragmenter des glaçons à la périphérie du plasma, afin de prévenir tout endommagement du tokamak.

Les systèmes d'injection de JET et WEST ne satisfont pas le besoin d'ITER en cas de disruption. Il faut en effet injecter simultanément une quantité massive de glaçons nettement plus gros et les fragmenter à l'entrée du plasma de manière à produire une « nébulisation », afin d'atténuer immédiatement les effets thermiques et électromagnétiques de la disruption. C'est l'objectif du projet Disruption Mitigation System (DMS) qui comptera 27 injecteurs de glaçons de taille centimétrique.

Un banc de test à l'échelle 1 d'un des systèmes DMS a été entièrement conçu et réalisé à l'Irig, pour étudier la formation et l'accélération de glaçons centimétriques, dans le cadre du contrat Technology Fundamental Studies, en réponse à un besoin exprimé par ITER.

Les ingénieurs et chercheurs de l'Irig ont développé une cellule de condensation innovante, refroidie par de l'hélium liquide, pour fabriquer des glaçons cryogéniques d'hydrogène, de deutérium et de néon, de diamètre compris entre 10 et 30 mm et de longueur comprise entre 20 et 60 mm. Les premiers glaçons ont été accélérés avec succès jusqu'à 1 km/s, à l'aide d'un lanceur à gaz. Les dimensions, vitesses et trajectoires des glaçons ont ensuite été mesurées grâce à des diagnostics optiques opérant sous vide dans la chambre d'expérience (simulant l'enceinte du plasma d'ITER).

Les chercheurs s'attachent maintenant à améliorer la reproductibilité de ces opérations afin de garantir la fiabilité du système d'injection DMS d'ITER. Des études complémentaires seront ensuite menées sur le banc de test afin d'étudier la fragmentation des glaçons à l'entrée du plasma.