Des scientifiques allemands viennent de mettre en marche le stellarator Wendelstein 7-X (W7X) – la plus grande machine de fusion nucléaire de son genre – pour réussir à produire et à maintenir un plasma d’hydrogène pour la première fois.
Pourquoi est-ce si important ? La production de plasma d’hydrogène est essentielle pour exploiter l’énergie propre et illimitée de la fusion nucléaire – le processus qui alimente notre Soleil. Si nous parvenons à réaliser la fusion nucléaire contrôlée, cela changera littéralement le monde, car elle remplacera les combustibles fossiles et les installations de fission nucléaire comme source d’énergie moins chère, plus efficace et plus durable.
“C’est une source d’énergie très propre, la plus propre que l’on puisse souhaiter. Nous ne faisons pas cela pour nous, mais pour nos enfants et nos petits-enfants”, a déclaré à l’Associated Press l’un des membres de l’équipe, le physicien John Jelonnek de l’Institut de technologie de Karlsruhe.
La fission nucléaire, qui est le résultat de nos installations nucléaires actuelles, génère de l’énergie en divisant le noyau d’un atome en neutrons et en noyaux plus petits. Si la fission est super efficace – la quantité d’énergie qu’elle libère est des millions de fois plus efficace par masse que celle du charbon – elle nécessite une gestion très prudente (et coûteuse) des dangereux déchets radioactifs.
La fusion nucléaire, en revanche, produit d’énormes quantités d’énergie lorsque des atomes sont fusionnés à des températures incroyablement élevées, mais ne produit aucun déchet radioactif ou autre sous-produit indésirable.
En outre, la fusion nucléaire alimente notre soleil depuis 4,5 milliards d’années, ce qui signifie que si nous parvenons à l’exploiter, l’humanité est pratiquement prête à satisfaire ses besoins énergétiques aussi longtemps qu’elle existera. Mais il s’agit d’un grand “si”, car les scientifiques travaillent sur ce sujet depuis plus de soixante ans maintenant et se heurtent toujours à des obstacles très importants.
L’un des nombreux problèmes que pose la réalisation de la fusion nucléaire contrôlée est que nous devons recréer les conditions à l’intérieur du Soleil, c’est-à-dire construire une machine capable de produire et de manipuler une boule de gaz plasmatique de 100 millions de degrés Celsius (180 millions de degrés Fahrenheit).
En novembre dernier, des chercheurs de l’Institut Max Planck pour la physique des plasmas, en Allemagne, ont allumé pour la première fois leur stellateur d’un milliard de dollars et ont réussi à produire des gouttes de plasma d’hélium super chaudes. C’est la première fois que le stellarator s’est avéré capable de produire et de maintenir un gaz plasmatique aussi bien que les machines de fusion nucléaire concurrentes.
L’hélium était une excellente preuve de concept, mais l’hydrogène libère beaucoup plus d’énergie et il est également beaucoup plus difficile à chauffer.
Mais l’équipe a annoncé aujourd’hui qu’en utilisant seulement 2 mégawatts de micro-ondes, elle a pu chauffer de l’hydrogène à 80 millions de degrés pendant un quart de seconde. Cela peut sembler peu, mais, encore une fois, il s’agit d’une preuve de concept, et l’équipe affirme qu’il est concevable d’augmenter l’échelle pour chauffer l’hydrogène gazeux jusqu’à 100 millions de degrés, et de maintenir le plasma résultant pendant beaucoup plus longtemps.
“Les expériences avec le plasma d’hydrogène se poursuivront jusqu’en mars, date à laquelle des tuiles de carbone protectrices et un déviateur pour l’élimination des impuretés seront montés à l’intérieur de la cuve du réacteur”, rapporte Alexander Hellemans pour Spectrum IEEE. “La puissance de chauffage du plasma par micro-ondes sera alors portée à 20 mégawatts, ce qui permettra aux plasmas de durer jusqu’à 30 minutes.”
L’équipe précise que le stellerator W-X n’est pas réellement conçu pour produire des quantités utilisables d’énergie par fusion nucléaire – son rôle est simplement de prouver que c’est possible. “Dans une phase ultérieure de W-X, à partir de 2019, nous utiliserons du deutérium et nous obtiendrons des réactions de fusion, mais pas suffisamment pour sortir plus d’énergie que nous n’en entrons”, a déclaré à Hellemans l’un des membres de l’équipe, Hans-Stephan Bosch, ajoutant qu’il n’est pas prévu d’ajouter du tritium au plasma d’hydrogène pour atteindre le seuil de rentabilité.
Surveillez cet espace, car nous vivons des moments passionnants, maintenant que le W-X est officiellement en concurrence avec l’ITER – un énorme réacteur de fusion nucléaire en France qui a également réussi à piéger le plasma suffisamment longtemps pour que la fusion se produise. Nous sommes impatients de voir ce qui se passera en mars.