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Fusion nucléaire : des physiciens trouvent un raccourci pour atteindre l'allumage en consommant moins d'énergie
Comment un plasma peut-il fabriquer, tout seul, son propre champ magnétique en un milliardième de seconde ? Des chercheurs viennent d'élucider ce mystère, un obstacle de taille sur la route de la fusion nucléaire. Une avancée fondamentale pour l'une des énergies les plus prometteuses de notre siècle.... Lire la suite
Aux États-Unis, une équipe de chercheurs vient d'identifier une voie potentiellement nettement moins énergivore pour déclencher et entretenir les réactions qui permettent la fusion nucléaire.
[EN VIDÉO] Quelle est la différence entre fission et fusion nucléaire ? Les deux impliquent des réactions au niveau du noyau atomique, mais la fusion consiste à rassembler deux noyaux légers, là où la fission casse un noyau lourd en deux plus légers.
La fusion nucléaire reproduit le mécanisme interne du Soleil. Des noyaux atomiques légers, généralement du deutérium et du tritium, fusionnent à des températures extrêmement élevées, libérant ainsi des quantités gigantesques d'énergie, sans produire de déchets, et avec très peu d'émissions de CO2. L'objectif ultime est d'atteindre le seuil d'ignition, ou d'allumage en français, lorsque le plasma produit suffisamment de chaleur pour maintenir par lui-même les réactions de fusion.
Dans l'étude « Generalized Lawson-Cordey-Mills Accessibility of Fusion Ignition », publiée dans Physical Review Letters, une équipe de chercheurs du Princeton Plasma Physics Laboratory (PPPL) propose de repenser la manière de parvenir à ce seuil en consommant beaucoup moins d'énergie.
Concrètement, pour provoquer la fusion, il faut atteindre une température comprise entre 100 et 150 millions de degrés Celsius au sein des réacteurs. Pour y parvenir, la méthode traditionnelle consiste à confiner le plasma brûlant avec de puissants champs magnétiques, pour augmenter ensuite sa densité avant de le chauffer davantage.
Comment un plasma peut-il fabriquer, tout seul, son propre champ magnétique en un milliardième de seconde ? Des chercheurs viennent d'élucider ce mystère, un obstacle de taille sur la route de la fusion nucléaire. Une avancée fondamentale pour l'une des énergies les plus prometteuses de notre siècle.... Lire la suite
À l'inverse, les chercheurs de Princeton suggèrent d'inverser cet ordre en chauffant d'abord le plasma, puis augmenter progressivement sa densité. Cela permet d'arriver au même résultat en utilisant beaucoup moins d'énergie.
Pour identifier ce raccourci, l'équipe a revisité le célèbre critère de Lawson, formulé dans les années 1950, qui définit les conditions de température, de densité et de confinement nécessaires à une fusion rentable. Afin de gagner en efficacité, les chercheurs ont enrichi ce modèle en intégrant simultanément quatre phénomènes qui compliquent la fusion nucléaire, à savoir l'accumulation de cendres d'hélium, les impuretés provenant des parois du réacteur, les pertes par rayonnement synchrotron et les fuites de chaleur.
L'étude livre également un avertissement majeur. Le tungstène, métal choisi pour résister aux températures extrêmes que subissent les parois des réacteurs, pourrait devenir un frein à l'allumage. D'après les calculs des chercheurs, il suffit d'une infime contamination, de l'ordre d'un atome de tungstène pour 10 000 particules de plasma, pour doubler la pression nécessaire pour déclencher la fusion.