Les réactions de fusion nucléaire créent des particules à haute énergie inattendues

En début d’année, des chercheurs américains avaient annoncé avoir franchi une étape importante dans le domaine de la fusion nucléaire en créant un plasma brûlant auto-entretenu. Une récente analyse a révélé un comportement étrange des ions qu’il contenait.

Des ions beaucoup plus énergétiques que prévu

Présentée comme un véritable Graal pour un avenir énergétique neutre en carbone, la fusion nucléaire vise à recréer les processus se produisant dans les entrailles de notre étoile. Des quantités d’énergie écrasantes se révélant nécessaires pour amorcer ces réactions, les scientifiques cherchent à faire en sorte qu’elles deviennent la principale source de chaleur, créant ainsi une forme auto-alimentée de fusion.

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Le National Ignition Facility (NIF) abrite 192 lasers à même de délivrer 1,9 mégajoule d’énergie ultraviolette. Lorsqu’elle est concentrée sur une capsule de combustible de la taille d’un plomb de chasse (composée de deutérium et de tritium), la pression et les températures phénoménales générées provoquent la fusion d’atomes séparés en hélium, libérant une grande quantité d’énergie.

Dans le cadre d’expériences menées en novembre 2020 et février 2021, cette approche connue sous le nom de fusion par confinement intertiel (FCI) avait permis aux chercheurs du NIF d’obtenir le tout premier plasma brûlant. Détaillée dans la revue Nature Physics, une récente analyse des données collectées lors de cette réaction n’ayant duré que quelques nanosecondes a révélé un comportement inattendu au sein du gaz.

« Nous avons découvert que, lors des tirs les plus puissants, les ions qui subissaient la fusion étaient beaucoup plus énergétiques que ne le prévoyaient les modèles hydrodynamiques de rayonnement utilisés pour simuler les implosions FCI », explique Alastair Moore, auteur principal de la nouvelle étude.

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Un comportement semblable à l’effet Doppler

Les scientifiques américains comparent le comportement inattendu et hautement énergétique des ions à l’effet Doppler, illustré par les variations de la fréquence des ondes sonores émises par une sirène de police, que vous pouvez percevoir lorsque le véhicule en étant équipé s’approche de votre position, passe devant vous et s’éloigne.

Selon l’équipe, des simulations plus poussées sont nécessaires pour faire la lumière sur l’ensemble des processus en jeu, qui pourraient fournir des informations essentielles pour la conception de futures installations de fusion nucléaire. « Comprendre la cause de cet écart par rapport au comportement hydrodynamique pourrait être important pour obtenir un amorçage robuste et reproductible », conclut Moore.