Fin 2015, l’Allemagne a allumé pour la première fois un nouveau type de réacteur de fusion nucléaire massif, qui a réussi à contenir une boule de plasma d’hélium brûlante.
Mais depuis lors, une grande question se pose : l’appareil fonctionne-t-il comme il est censé le faire ? Cette question est cruciale lorsqu’il s’agit d’une machine qui pourrait un jour maintenir des réactions de fusion nucléaire contrôlées, et heureusement, la réponse est oui.
Une équipe de chercheurs américains et allemands vient de confirmer que le stellerator Wendelstein 7-X (W 7-X) produit les champs magnétiques 3D super puissants et sinueux prévus par sa conception, avec une “précision sans précédent “. Les chercheurs ont constaté un taux d’erreur inférieur à un sur 100 000.
“À notre connaissance, il s’agit d’une précision sans précédent, tant en ce qui concerne la conception d’un dispositif de fusion que la mesure de la topologie magnétique”, écrivent les chercheurs dans Nature Communications.
Cela peut ne pas sembler passionnant, mais c’est crucial, car ce champ magnétique est la seule chose qui puisse piéger les boules de plasma chaudes suffisamment longtemps pour que la fusion nucléaire se produise.
La fusion nucléaire est l’une des sources d’énergie propre les plus prometteuses. Avec un peu plus d’eau salée, elle offre une énergie illimitée en utilisant la même réaction que celle qui alimente notre soleil.
Contrairement à la fission nucléaire, qui est réalisée par nos centrales nucléaires actuelles et qui consiste à diviser le noyau d’un atome en neutrons et en noyaux plus petits, la fusion nucléaire génère d’énormes quantités d’énergie lorsque des atomes sont fusionnés à des températures incroyablement élevées. Et elle ne produit aucun déchet radioactif ou autre sous-produit.
Si l’on se base sur la longévité de notre Soleil, la fusion nucléaire pourrait également fournir de l’énergie à l’humanité aussi longtemps que nous en aurons besoin – si nous parvenons à maîtriser la réaction, bien sûr.
Et ce n’est pas une mince affaire, car les scientifiques travaillent sur ce problème depuis plus de 60 ans et nous sommes encore loin du but.
Le principal défi est que, pour parvenir à une fusion nucléaire contrôlée, nous devons recréer les conditions à l’intérieur du Soleil. Cela signifie qu’il faut construire une machine capable de produire et de contrôler une boule de gaz plasmatique de 100 millions de degrés Celsius (180 millions de degrés Fahrenheit).
Comme vous pouvez l’imaginer, c’est plus facile à dire qu’à faire. Mais plusieurs réacteurs à fusion nucléaire en service dans le monde tentent actuellement de faire de leur mieux, et le W 7-X est l’une des tentatives les plus prometteuses.
Au lieu d’essayer de contrôler le plasma à l’aide d’un simple champ magnétique en 2D, ce qui est l’approche utilisée par les réacteurs tokamak les plus courants, le stellerator fonctionne en générant des champs magnétiques tordus en 3D.
Cela permet aux stellateurs de contrôler le plasma sans avoir besoin de courant électrique – ce dont dépendent les tokamaks – et, par conséquent, cela rend les stellateurs plus stables, car ils peuvent continuer à fonctionner même si le courant interne est interrompu.
C’était du moins l’idée de sa conception.
Bien que la machine ait réussi à contrôler un plasma d’hélium en décembre 2015, puis un plasma d’hydrogène plus difficile en février 2016, personne n’avait démontré que le champ magnétique fonctionnait réellement comme il le devait.
Pour le mesurer, une équipe de chercheurs du département américain de l’énergie et de l’Institut Max Planck de physique des plasmas en Allemagne a envoyé un faisceau d’électrons le long des lignes de champ magnétique dans le réacteur.
À l’aide d’une tige fluorescente, ils ont balayé ces lignes et créé de la lumière sous la forme des champs. Le résultat, que vous pouvez voir dans l’image ci-dessus, montre le type exact de champs magnétiques tordus qu’il était censé produire.
“Nous avons confirmé que la cage magnétique que nous avons construite fonctionne comme prévu”, a déclaré l’un des principaux chercheurs, Sam Lazerson, du laboratoire de physique des plasmas de Princeton du ministère américain de l’énergie.
Malgré ce succès, le réacteur W 7-X n’est pas destiné à produire de l’électricité à partir de la fusion nucléaire ; il s’agit simplement d’une preuve de concept pour montrer que cela pourrait fonctionner.
En 2019, le réacteur commencera à utiliser du deutérium au lieu de l’hydrogène pour produire de véritables réactions de fusion à l’intérieur de la machine, mais il ne sera pas capable de générer plus d’énergie que ce dont il a besoin actuellement pour fonctionner.
C’est un problème que la prochaine génération de stellerators devrait permettre de résoudre. “La tâche ne fait que commencer”, expliquent les chercheurs dans un communiqué de presse.
Ce n’est pas pour demain, mais c’est une période incroyablement excitante pour la fusion nucléaire, puisque W 7-X est officiellement en concurrence avec le réacteur tokamak français ITER, qui ont tous deux réussi à piéger le plasma suffisamment longtemps pour que la fusion se produise.
La vraie question est maintenant de savoir laquelle de ces machines sera la première à nous fournir de l’énergie efficace à partir de la fusion nucléaire Nous sommes impatients de le découvrir.
Les recherches ont été publiées dans Nature Communications.