Les scientifiques viennent d’établir un nouveau record mondial de plasma maintenu à haute température avec le dispositif KSTAR (Korea Superconducting Tokamak Advanced Research ), atteignant une température ionique supérieure à 100 millions de degrés Celsius (180 millions de degrés Fahrenheit) pendant une période de 20 secondes.
Connu sous le nom de “soleil artificiel” de la Corée, le KSTAR utilise des champs magnétiques pour générer et stabiliser un plasma ultra chaud, dans le but ultime de faire de la fusion nucléaire une réalité – une source d’énergie propre potentiellement illimitée qui pourrait transformer la façon dont nous alimentons nos vies, si nous parvenons à la faire fonctionner comme prévu.
Jusqu’à présent, la température de 100 millions de degrés n’avait jamais été dépassée pendant plus de 10 secondes. Il s’agit donc d’une amélioration substantielle par rapport aux efforts précédents, même s’il reste encore beaucoup de chemin à parcourir avant de pouvoir abandonner complètement les autres sources d’énergie. À ce stade, l’énergie de fusion nucléaire reste une possibilité, pas une certitude.
Le KSTAR. (Institut coréen de l’énergie de fusion)
“Les technologies nécessaires au fonctionnement prolongé d’un plasma de 100 millions de degrés sont la clé de la réalisation de l’énergie de fusion”, explique le physicien nucléaire Si-Woo Yoon, directeur du centre de recherche KSTAR à l’Institut coréen de l’énergie de fusion (KFE).
“Le fait que le KSTAR ait réussi à maintenir le plasma à haute température pendant 20 secondes constituera un tournant important dans la course à la sécurisation des technologies pour le long fonctionnement du plasma à haute performance, un composant essentiel d’un futur réacteur de fusion nucléaire commercial.”
La clé du passage à 20 secondes a été la mise à niveau des modes de la barrière de transport interne (ITB) à l’intérieur du KSTAR. Ces modes ne sont pas entièrement compris par les scientifiques, mais au niveau le plus simple, ils permettent de contrôler le confinement et la stabilité des réactions de fusion nucléaire.
Le KSTAR est un réacteur en ligne en Chine, qui fusionne des noyaux atomiques pour créer ces énormes quantités d’énergie (par opposition à la fission nucléaire utilisée dans les centrales électriques, qui sépare les noyaux atomiques). réacteur de type tokamak, similaire à celui qui a récemment été mis au point par la Commission européenne
Bien que le travail scientifique nécessaire pour y parvenir soit complexe, les progrès sont constants. KSTAR a franchi pour la première fois la limite des 100 millions de degrés en 2018, et a réussi en 2019 à maintenir la température pendant 8 secondes. Aujourd’hui, ce chiffre a été plus que doublé.
“Le succès de l’expérience KSTAR dans le fonctionnement long et à haute température en surmontant certains inconvénients des modes ITB nous rapproche du développement de technologies pour la réalisation de l’énergie de fusion nucléaire”, explique le physicien nucléaire Yong-Su Na, de l’Université nationale de Séoul (SNU).
Les dispositifs de fusion comme KSTAR utilisent des isotopes d’hydrogène pour créer un état de plasma où les ions et les électrons sont séparés, prêts à être chauffés – les mêmes réactions de fusion qui se produisent sur le Soleil, d’où le surnom donné à ces réacteurs.
Jusqu’à présent, il s’est avéré difficile de maintenir des températures suffisamment élevées pendant une période assez longue pour que la technologie soit viable. Les scientifiques vont devoir battre d’autres records de ce type pour que la fusion nucléaire devienne une source d’énergie, fonctionnant avec un peu plus d’eau de mer (une source d’isotopes d’hydrogène) et produisant un minimum de déchets.
Malgré tout le travail qu’il reste à accomplir pour que ces réacteurs produisent plus d’énergie qu’ils n’en consomment, les progrès sont encourageants. D’ici 2025, les ingénieurs de KSTAR veulent avoir dépassé la barre des 100 millions de degrés pendant une période de 300 secondes.
“La température ionique de 100 millions de degrés atteinte en permettant un chauffage efficace du plasma central pendant une si longue durée a démontré la capacité unique du dispositif supraconducteur KSTAR et sera reconnue comme une base solide pour des plasmas de fusion stables et de haute performance”, a déclaré le physicien nucléaire Young-Seok Park, de l’université Columbia.
Les résultats de l’expérience n’ont pas encore été publiés dans un article revu par des pairs, mais ils seront partagés lors de la conférence de l’AIEA sur l’énergie de fusion de 2021.