Percée scientifique américaine pour prévenir les dommages causés par les électrons fugitifs dans les réacteurs à fusion.
Des scientifiques de Laboratoire de physique des plasmas de Princeton (PPPL) ont réalisé une avancée majeure en utilisant le supercalculateur Summit du Laboratoire national d’Oak Ridge (ORNL) pour simuler une solution potentielle au problème des électrons fugitifs dans les réacteurs à fusion. Cette recherche pourrait impact significatif sur ITERle plus grand réacteur à fusion nucléaire en construction en France, en évitant les dommages qui pourraient compromettre son fonctionnement.
Lire aussi :
La fusion pose 2 problèmes logistiques majeurs à long terme que les scientifiques tentent de résoudre
Si l’on considère que les problèmes techniques d’ordre opérationnel « pur » seront un jour résolus, comme le confinement du plasma, à très haute température, suffisamment longtemps pour que le coût de la fusion soit amorti ; il y aura ensuite 2 problèmes logistiques à plus long terme à résoudre :
- Trouver un approvisionnement durable en tritium, élément rare et radioactif nécessaire comme combustible (il n’en existe que 25 kg actuellement utilisables dans le monde entier)
- Il reste à développer des matériaux capables de résister à des flux de neutrons intenses et à des températures extrêmes sur de longues périodes.
C’est ce dernier point que tente de résoudre l’étude PPPL.
Un gisement de lithium d’une valeur de 600 milliards d’euros vient d’être découvert
Ondes d’Alfvén : Une solution potentielle
Les électrons fugitifs sont des particules chargées négativement qui peuvent se former lors des réactions de fusion, accélérant à des énergies élevées et causant des dommages importants aux parois du réacteur. Les simulations ont montré que les ondes d’Alfvén, des fluctuations ondulatoires du champ magnétique du plasma, peuvent disperser ces électrons et empêcher la formation d’un faisceau destructeur.
Impact potentiel sur ITER
La capacité des ondes d’Alfvén à diffuser les électrons réduit leur énergie et prévient les dommages, offrant une analogie frappante avec le déneigement préventif des pentes pour éviter les avalanches. Cette découverte pourrait ouvrir la voie à de nouvelles méthodes pour contrôler les électrons fugitifs dans les réacteurs à fusion et sécuriser le fonctionnement d’ITER.
La puissance du supercalculateur Summit
Les simulations ont été réalisées sur Summit, l’un des superordinateurs les plus rapides au monde, capable d’effectuer plus de 200 quadrillions de calculs par seconde. Ces simulations auraient pris 30 fois plus de temps sur une machine standard basée sur un processeur, soulignant l’importance de cette technologie avancée dans la modélisation des défis complexes de la fusion nucléaire.
Prochaines étapes et avenir prometteur
Les chercheurs prévoient d’incorporer d’autres scénarios potentiels dans le modèle et travaillent à l’optimisation du code de Frontier, le successeur de Summit. Grâce à la puissance et à la grande capacité de mémoire de Frontier, il sera possible d’inclure davantage de particules et leurs interactions pour simuler le processus de manière encore plus réaliste.
Des simulations cruciales pour l’avenir de l’énergie nucléaire
Les résultats de ces simulations, alignés sur ceux d’expériences similaires menées au National Fusion Facility du DOE, sont cruciaux pour relever les défis de la fusion nucléaire. L’équipe de Liu espère que leurs travaux contribueront à ouvrir la voie à un avenir prometteur pour l’énergie nucléaire propre, tout en reconnaissant que de nombreux autres défis (tels que les réserves mondiales malheureusement insuffisantes de tritium, brillamment soulignées dans la vidéo ci-dessous) doivent encore être résolus. réaliser pleinement la fusion nucléaire.
Cet article explore une avancée significative réalisée par des scientifiques américains dans la prévention des dommages causés par les électrons fugitifs dans les réacteurs à fusion, grâce à l’utilisation des ondes d’Alfvén et à la puissance du supercalculateur Summit. Ces recherches jouent un rôle crucial dans la viabilité future d’ITER et pourraient potentiellement transformer le paysage de l’énergie nucléaire propre.
Source : https://www.ornl.gov/news/reining-runaway-electrons-summit-study-could-help-solve-fusion-dilemma
