La puissance de l’énergie de fusion peut enfin être libérée grâce à une nouvelle mise à jour de la physique

Dans le monde des énergies renouvelables, il n’y a peut-être pas d’objectif plus ambitieux que l’énergie de fusion. Cela implique la fusion d’atomes d’hydrogène pour former de l’hélium – un processus qui génère une quantité d’énergie non valide. C’est une réaction qui se produit à chaque instant dans le soleil, mais la reproduire sur Terre est un processus fastidieux et rare. Cependant, si nous réussissons, nous aurons accès à une source propre d’électricité renouvelable qui répond à nos besoins énergétiques croissants.

À cette fin, les chercheurs étudient un phénomène appelé « allumage », qui se produit lorsqu’un réacteur à fusion génère plus d’énergie qu’il n’en faut pour créer la réaction initiale. Quelques tentatives majeures sont en cours pour atteindre cet objectif, dont le réacteur thermonucléaire expérimental international (ITER) en France. Cet effort utilise de puissants aimants dans une machine appelée tokamak pour créer un plasma surchauffé créé à l’aide d’hydrogène.

Mais voici le hic : il n’y a qu’une quantité limitée d’hydrogène que vous pouvez mettre dans un tokamak avant que tout ne commence à mal tourner.

« L’une des limites de la fabrication de plasma à l’intérieur d’un tokamak est la quantité d’hydrogène que vous pouvez y injecter », a déclaré Paolo Ricci, chercheur au Swiss Plasma Center. Il a déclaré dans un communiqué de presse. « Depuis les premiers jours de la fusion, nous savons que si vous essayez d’augmenter la densité du combustible, à un moment donné, il y aura ce que nous appelons une » turbulence « – vous perdez complètement le piégeage, et le plasma va là où il est. »

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Pour résoudre ce problème, les scientifiques ont commencé à chercher différentes équations pour mesurer la quantité maximale d’hydrogène que vous pouvez mettre à l’intérieur du tokamak avant la rupture. L’une des lois qui s’y est collée et qui est devenue un pilier dans le monde de la recherche sur la fusion est connue sous le nom de « limite de Greenwald », qui stipule que la quantité de carburant qu’un tokamak peut utiliser est directement liée au rayon de la machine. Les chercheurs à l’origine d’ITER ont même construit leurs appareils en se basant sur cette loi.

Mais, même la limite de Greenwald n’était pas parfaite.

« La limite de Greenwald est ce que nous appelons une loi ou une limite » expérimentale « , ce qui signifie essentiellement que c’est comme une règle générale basée sur des observations faites lors d’expériences précédentes », a déclaré Alex Zelstra, physicien expérimental au Lawrence Livermore National Laboratory en Californie. Daily Beast, dans une lettre. « Ceux-ci sont très utiles, mais nous devons toujours être prudents lorsque nous les appliquons en dehors de circonstances où nous disposons de données d’essais. »

C’est pourquoi Ritchie et son équipe ont remis en question cette ferme croyance en nouveau papier Publié le 6 mai dans le magazine Lettres d’examen physique. Dans ce document, ils ont émis l’hypothèse que la limite de Greenwald pourrait en fait être augmentée de près de deux fois plus – près de deux fois la quantité d’hydrogène qui entrerait dans un tokamak pour produire du plasma. Leurs découvertes pourraient jeter les bases de futurs réacteurs à fusion comme DEMO – un successeur du réacteur ITER actuellement en développement – pour enfin atteindre l’allumage.

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« C’est important car cela montre que l’intensité que vous pouvez atteindre dans un tokamak augmente avec la puissance dont vous avez besoin pour le faire fonctionner », a déclaré Ritchie. « En fait, DEMO fonctionnera à une puissance beaucoup plus élevée que les tokamaks et ITER actuels, ce qui signifie que vous pouvez ajouter plus de densité de carburant sans réduire la production, contrairement à la loi de Greenwald. Et c’est une très bonne nouvelle. »

Zylstra pense que la découverte de l’équipe est importante car elle met en lumière les raisons pour lesquelles les réacteurs à fusion ont également des limites. Il indique également que les conceptions de tokamak telles que ITER ou DEMO peuvent être « moins restrictives qu’on ne le pensait auparavant ». Avec une densité de carburant deux fois supérieure, cela peut considérablement améliorer la puissance de sortie du tokamak – et enfin nous faire nous enflammer.

« La fusion est un problème très difficile – à la fois scientifiquement et technologiquement », a ajouté Zilstra, « et faire de la puissance de la fusion une réalité nécessite de nombreuses avancées, une étape à la fois. » « Si cette étude est davantage validée, en particulier sur des machines comme ITER, elle aidera certainement la communauté de la fusion magnétique à concevoir et à améliorer les futures conceptions d’installations expérimentales et de production d’électricité. »

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