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Les bonnes nouvelles continuent d’affluer dans le domaine de la recherche sur la fusion nucléaire. Il y a quelques jours, des chercheurs ont réussi à maintenir le plasma à 100 millions de °C pendant plus de 40 secondes. Récemment, une autre équipe a réussi à rendre le plasma plus dense que jamais, sans perte de confinement.
Des décennies de recherche sont encore nécessaires avant que la fusion nucléaire ait une chance de devenir une Source d’énergie viable. Naturelle parmi les étoiles, cette réaction est extrêmement difficile à reproduire sur Terre. Les chercheurs sont encore confrontés à de nombreux défis techniques pour créer les conditions nécessaires pour réaliser la fusion nucléaire de manière contrôlée et rentable. La densité du plasma est l’une des conditions les plus importantes pour reproduire la réaction.
Plus ce matériau est dense, plus il contient de particules combustibles, augmentant ainsi la probabilité de fusion. Avec les réacteurs nucléaires de type tokamak, cette densité est limitée. Cependant, dans une expérience récente, des scientifiques de General Atomics (une société spécialisée en physique nucléaire) ont réussi à augmenter la densité du plasma comme jamais auparavant sans compromettre son confinement. Les détails ont été publiés dans la revue Nature.
Dépasser la limite de Greenwald
La limite théorique qui définit la densité de plasma maximale atteignable dans un réacteur tokamak est appelée « limite de Greenwald ». Si cette dernière est dépassée, le plasma peut devenir instable et certaines des particules chargées peuvent échapper au contrôle des champs magnétiques qui les confinent. Autrement dit, dépasser cette densité, c’est risquer de détruire les parois du réacteur.
Cependant, dans leur expérience, les chercheurs de General Atomics ont dépassé en toute sécurité la limite de Greenwald, avec le réacteur tokamak DIII-D. La densité était de 20 % supérieure à la limite pendant 2,2 secondes, pendant lesquelles la stabilité du plasma était maintenue. L’équipe y a injecté du deutérium pour modérer les réactions de fusion et contrôler son comportement. Cette durée est certes courte, mais elle montre déjà qu’un plasma plus dense peut être géré avec un tokamak.
Les chercheurs ont utilisé une métrique appelée H98(y,2) qui permet d’évaluer l’efficacité avec laquelle un réacteur tokamak confine le plasma. Comme l’expliquent les scientifiques, si la valeur de H98 (y, 2) est supérieure à 1, cela signifie que le plasma est maintenu stable et bien confiné, ce qui était le cas lors de l’expérience.
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Reproduire l’expérience avec un réacteur plus grand
Après ce succès, les scientifiques cherchent désormais à extrapoler les résultats à des machines plus grandes. Ils pensent notamment à ITER, le tokamak expérimental nouvelle génération en construction en France. Les chercheurs soulignent cependant que reproduire la même expérience pourrait s’avérer très complexe avec un réacteur de cette taille.
Selon eux, un petit changement dans les conditions initiales peut conduire à des résultats radicalement différents. Sans compter que passer à ITER impliquerait d’adapter la méthode à une chambre à plasma d’un rayon extérieur de 6,2 mètres, contre 1,6 mètre pour le DIII-D. Cela reflète les défis fondamentaux de la fusion nucléaire et la complexité à laquelle les scientifiques doivent faire face avant de parvenir à un réacteur commercialement viable.
