Fusion nucléaire
— sakkmesterke / Shutterstock.com

Des chercheurs sud-coréens sont récemment parvenus à maintenir un plasma ultra-chaud à 100 millions de degrés Celsius pendant plusieurs dizaines de secondes, en s’appuyant sur une nouvelle méthode de confinement plus fiable.

Une source d’énergie propre et quasi inépuisable

L’idée sous-tendant la fusion nucléaire, source d’énergie propre et quasi inépuisable, est de recréer les processus intervenant dans les entrailles du Soleil, où d’énormes forces gravitationnelles se combinent afin de produire un plasma dans lequel les noyaux s’entrechoquent à grande vitesse pour former de l’hélium et libérer de l’énergie.

Les réacteurs tokamaks sont conçus pour recréer ce processus sur Terre grâce à une série de bobines placées autour d’un réacteur en forme d’anneau (ou tore), confinant magnétiquement le plasma chauffé à des millions de degrés pendant une durée suffisante pour que la fusion des noyaux se produise.

Si la plupart des scientifiques s’accordent à dire que l’obtention d’une énergie de fusion viable n’est pas pour demain, des avancées sont régulièrement réalisées. Une expérience menée l’an passé a notamment permis de créer une réaction suffisamment énergique pour être auto-entretenue, tandis que différents modèles conceptuels de réacteur commercial sont en cours de développement.

réacteur KSTAR
Le réacteur KSTAR — © IsouM / Wikimedia Creative Commons

Dans le cadre de travaux publiés dans la revue Nature, Yong-Su Na, de l’université nationale de Séoul, en Corée du Sud, et ses collègues ont réussi à maintenir le plasma du réacteur expérimental KSTAR à 100 millions de degrés pendant une durée de 30 secondes en utilisant une approche innovante pour contrôler cet état chaud et ionisé de la matière.

Des réactions plus stables

Afin d’éviter que le plasma ne touche les parois du réacteur, ce qui entrainerait son refroidissement rapide, stopperait la réaction et endommagerait potentiellement la chambre le contenant, les chercheurs utilisent différentes formes de champs magnétiques.

Les deux techniques actuellement employées consistent respectivement à créer une barrière de transport périphérique (ETB), sculptant le plasma avec une coupure nette de la pression près de la paroi du réacteur, ou une barrière de transport interne (ITB), créant une pression plus élevée près du cœur du plasma. Mais elles peuvent engendrer de l’instabilité.

L’équipe de Na a utilisé une technique ITB modifiée pour KSTAR, obtenant une densité de plasma beaucoup plus faible. Selon l’équipe, cette approche plus stable semble augmenter les températures au cœur du plasma et les abaisser à sa périphérie, ce qui prolongera probablement la durée de vie des composants du réacteur.

réacteur
— Efman / Shutterstock.com

Une physique de mieux en mieux comprise

Si la réaction a été arrêtée au bout de 30 secondes en raison de limitations matérielles, des périodes de fonctionnement plus longues devraient être possibles à l’avenir. Les chercheurs coréens procèdent actuellement à la mise à niveau de KSTAR, impliquant notamment le remplacement des composants en carbone sur la paroi du réacteur par du tungstène, ce qui améliorera la reproductibilité des expériences.

« La physique des réacteurs à fusion est de mieux en mieux comprise, mais il reste des obstacles techniques à surmonter avant de pouvoir construire une centrale électrique fonctionnelle », commente Lee Margetts, de l’université de Manchester. « Il s’agira notamment de mettre au point des méthodes pour extraire la chaleur du réacteur et l’utiliser pour générer du courant électrique. »

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