Record : ce soleil artificiel maintient son plasma à 100 millions de degrés pendant 20 secondes

Les scientifiques sud-coréens viennent d’établir un nouveau record mondial pour leur soleil artificiel, qui a atteint une température ionique supérieure à 100 millions de degrés Celsius pendant 20 secondes. Explications.

Une source potentiellement illimitée d’énergie propre

Le dispositif KSTAR (Korea Superconducting Tokamak Advanced Research) utilise des champs magnétiques pour générer et stabiliser un plasma ultra chaud, dans le but ultime de faire de l’énergie issue de la fusion nucléaire une réalité – une source potentiellement illimitée d’énergie propre qui pourrait transformer la façon dont nous vivons. Une température supérieure à 100 millions de degrés n’ayant auparavant été franchie que pendant une dizaine de secondes, la performance réalisée par le soleil artificiel de Corée du Sud constitue une amélioration substantielle par rapport aux tentatives précédentes.

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« Les technologies nécessaires à la longue exploitation d’un plasma de 100 millions de degrés sont la clé de la réalisation de l’énergie de fusion », a déclaré le physicien nucléaire Si-Woo Yoon, chercheur principal de ces travaux qui seront présentés lors de l’AEA Fusion Energy Conference 2021 et accessibles depuis le site du Korea Institute of Fusion Energy.

« La capacité du KSTAR à maintenir le plasma à haute température pendant 20 secondes constituera un tournant important dans la course à la sécurisation des technologies pour le fonctionnement du plasma à haute performance de longue durée, un composant essentiel d’un futur réacteur de fusion nucléaire commercial. »

La clé du saut vers les 20 secondes a été la mise à niveau des modes de la barrière de transport interne (ITB) à l’intérieur du KSTAR, permettant notamment de contrôler le confinement et la stabilité des réactions de fusion nucléaire. À l’instar de son homologue chinois, le KSTAR est un réacteur de type tokamak, qui fusionne des noyaux atomiques pour créer ces énormes quantités d’énergie (par opposition à la fission nucléaire utilisée dans les centrales électriques, qui divise les noyaux atomiques).

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Des progrès rapides

Bien que le travail scientifique nécessaire pour y parvenir soit complexe, les progrès sont constants. KSTAR a franchi pour la première fois la barre des 100 millions de degrés en 2018, et a réussi à maintenir cette température pendant 8 secondes un an plus tard. Aujourd’hui, la durée a plus que doublé. Selon les chercheurs, le succès de l’expérience KSTAR dans le fonctionnement à haute température et sur une longue durée, en surmontant certains inconvénients des modes ITB, nous rapproche du développement de technologies pour la réalisation de l’énergie de fusion nucléaire.

Les dispositifs de fusion comme le KSTAR utilisent des isotopes d’hydrogène pour créer un état de plasma où les ions et les électrons sont séparés, prêts à être chauffés – les mêmes réactions de fusion qui se produisent sur le Soleil, d’où le surnom donné à ces réacteurs. Jusqu’à présent, le maintien de températures suffisamment élevées pendant une période assez longue pour que la technologie soit viable s’est révélé être un défi.

Une base convaincante pour des plasmas de fusion haute performance en régime permanent

Les scientifiques vont devoir battre d’autres records de ce type pour que la fusion nucléaire puisse fonctionner comme source d’énergie – ne rejetant guère plus que de l’eau de mer (une source d’isotopes d’hydrogène) et produisant un minimum de déchets. Malgré tout le travail qui reste à faire pour que ces réacteurs produisent davantage d’énergie qu’ils n’en consomment, les progrès récemment réalisés sont encourageants. Les ingénieurs de KSTAR espèrent franchir la barre des 100 millions de degrés pendant une période de 300 secondes d’ici 2025.

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« La température ionique de 100 millions de degrés atteinte en permettant un chauffage efficace du plasma du cœur pendant une si longue durée a démontré la capacité unique du dispositif supraconducteur KSTAR, et sera reconnue comme une base convaincante pour des plasmas de fusion haute performance en régime permanent », a commenté le physicien nucléaire Young-Seok Park, de l’université de Columbia.