La machine de fusion nucléaire chinoise vient de battre des records de température en devenant 6 fois plus chaude que le soleil

Pendant un bref instant, au début de l’année, un petit point de la Chine s’est embrasé d’une telle chaleur que le Soleil aurait regardé la Terre avec un sentiment de jalousie.

Les scientifiques ont annoncé cette semaine que le réacteur Experimental Advanced Superconducting Tokamak (EAST) de Hefei a finalement atteint une température supérieure à 100 millions de degrés Celsius, établissant un nouveau record dans la technologie de la fusion et nous rapprochant d’une nouvelle ère énergétique.

Récupérer les énormes quantités d’énergie libérées par la fusion des atomes n’est pas une mince affaire. Pour projeter ces particules ensemble avec suffisamment de force, il faut soit les presser fortement, soit les faire s’entrechoquer avec un puissant craquement.

L’Institut des sciences physiques de Hefei, de l’Académie chinoise des sciences, vient de montrer que ce “crunch” est réalisable.

Dans les profondeurs du Soleil, l’hydrogène fusionne à des températures d’environ 15 millions de degrés Celsius (27 millions de degrés Fahrenheit). Et ce, avec la poussée supplémentaire de la gravité concentrée.

Si nous voulons obtenir ce résultat sur Terre, il nous faut un four beaucoup plus chaud. C’est-à-dire près de sept fois plus chaud que l’intérieur du Soleil. Ensuite, nous devons maintenir cette soupe d’hydrogène chaude en place suffisamment longtemps pour qu’elle soit utile à la production d’énergie.

Si nous y parvenons, les retombées seront considérables. Contrairement à la fission nucléaire – où le surplus d’énergie provient de la désintégration de gros atomes en éléments plus petits – la fusion nucléaire ne produit pas autant de déchets radioactifs. En fait, le résultat final de la fusion d’isotopes d’hydrogène est principalement de l’hélium.

Des chercheurs du monde entier ont expérimenté différentes formes de technologies susceptibles de créer suffisamment de chaleur pour réaliser la fusion nucléaire, ce qui fait d’EAST l’une des nombreuses installations testant les limites de la technologie.

Certaines des approches les plus prometteuses consistent à injecter du plasma dans un beignet métallique géant, en maintenant le nuage de particules chargées en place grâce à des champs magnétiques. Cette méthode permet de chauffer durablement les atomes, mais nécessite une physique astucieuse pour maintenir l’anneau de plasma en place.

Les stellarators, comme le Wendelstein 7-X d’Allemagne, maintiennent l’anneau de plasma en place à l’aide de batteries de bobines magnétiques. Ils offrent un meilleur contrôle, mais ont du mal à atteindre les températures les plus élevées.

Au début de cette année, le W7-X a réussi à chauffer de l’hélium à une température impressionnante de 40 millions de degrés Celsius. C’est un grand pas en avant par rapport aux efforts précédents, mais c’est loin d’atteindre les 100 millions de degrés et plus nécessaires au démarrage du processus de fusion si important.

Les tokamaks comme le réacteur EAST de la Chine utilisent les champs magnétiques produits par le plasma en mouvement pour contrôler ses oscillations. Cela le rend moins stable, mais permet aux physiciens de faire monter la température.

En 2017, le réacteur a célébré une étape importante en maintenant le plasma dans un confinement à haute énergie pendant 101,2 secondes.

Jongler avec des atomes chauds pendant cette durée était une étape essentielle pour exploiter le plasma à des fins énergétiques, mais il fallait maintenant augmenter suffisamment la température pour que ses atomes fusionnent et libèrent plus d’énergie que le processus n’en consommait.

Il faut beaucoup d’expérimentation et d’ajustements pour que toutes les étapes s’enchaînent. La procédure d’EAST repose sur de multiples formes de chauffage combinées de manière adéquate, créant ainsi une densité de plasma optimale.

Le résultat final était un nuage de particules chargées contenant des électrons chauffés à plus de 100 millions de degrés.

Il est tentant de penser que nous sommes à deux doigts d’un approvisionnement pratiquement illimité en énergie propre. Et chaque étape est un pas important vers cet objectif.

Mais il reste un certain nombre de défis à relever. Prenez son approvisionnement en combustible, par exemple.

En théorie, la matière qui alimente les réactions de fusion est plus abondante que les hydrocarbures fossiles et l’uranium. Il s’agit du bon vieil hydrogène.

Malheureusement, ce n’est pas n’importe quel type d’hydrogène qui fait l’affaire pour l’instant : son isotope, le tritium, est préféré et on ne le trouve pas en grandes quantités. Du moins pas sur Terre.

Personne ne sait comment ni quand nous surmonterons ce genre d’obstacles.

Il n’en reste pas moins que le fait d’avoir atteint la bonne température a été un grand succès et qu’il faut garder l’espoir que la fusion est encore à l’horizon.

Depuis sa construction en 2006, le réacteur EAST a été qualifié de “soleil artificiel”. Il n’est pas injuste de dire qu’il a peut-être jubilé pendant tout ce temps.

Aujourd’hui, nous pouvons dire qu’il a vraiment mérité son titre.