Diverses techniques de fusion nucléaire attendent une percée avec des idées radicalement nouvelles ou de meilleurs concepts

Publié à l'origine dans "Physics of Plasma", la Société Max Planck a résumé brièvement et de manière concise l'état actuel de divers systèmes de fusion nucléaire. Le plus intéressant dans ce contexte est certainement ce qu'on appelle le produit triple, qui représente la densité des noyaux atomiques disponibles, leur température et la durée d'un état stable comme une multiplication de ces valeurs.

Si le résultat est suffisamment élevé, le seuil d'un bilan énergétique positif est dépassé par la technologie respective. Cela signifie que plus d'énergie est libérée que celle qui en a été injectée. C'est exactement ce qui a été réalisé pour la première fois avec la fusion laser en 2021. Le centre de recherche américain « National Ignition Facility » a tiré une lumière laser sur des sphères métalliques.

Les rayons X ainsi déclenchés chauffent l'hydrogène à l'intérieur à la température requise. Dans le même temps, la pression dans le système fermé augmente considérablement, ce qui accélère la fusion nucléaire. En fin de compte, l’énergie thermique dépasse l’énergie laser requise.

Dans une étape ultérieure, la sphère peut également être tirée directement jusqu'à ce qu'elle implose, mais sans rayons X supplémentaires. Cependant, cela ne fonctionne pas encore de manière très fiable. Et malheureusement, il faut à chaque fois insérer une nouvelle sphère. Un fonctionnement continu, qui serait nécessaire pour une centrale électrique, ne peut pas être réalisé avec cette méthode.

Le bilan énergétique rencontre la réalité

En théorie, cependant, un tokamak - un gigantesque électro-aimant dans lequel circule du plasma, qui est chauffé à température au moyen d'un rayonnement externe et d'un chauffage interne - est précisément capable de ce fonctionnement continu. Mais les besoins en énergie sont si énormes que même ITER, le premier réacteur à fusion nucléaire entièrement fonctionnel encore en construction, ne pourrait pas produire d'électricité, bien au contraire.

Cependant, la technologie est mature, fait l'objet de recherches depuis des décennies et convient à une centrale électrique commerciale si jamais le surplus d'énergie est atteint. Cela ne veut pas dire qu’un autre concept ne puisse pas supplanter les idées éprouvées. Il est par exemple prévu de générer une pression supplémentaire dans un tokamak. Cela réduirait considérablement la température requise, ce qui signifie que ce principe est au moins en vue de sa faisabilité. Le triple produit correspond à celui du tokamak JT-60U de Naka au Japon. Cela signifie qu'il faut dix fois plus d'énergie que ce qui peut être produit.

D'autres idées visent à utiliser l'énergie d'impact pour provoquer une augmentation soudaine de la pression et de la température. "First Light Fusion", une spin-off de l'université d'Oxford, tire une capsule remplie d'hydrogène. Les ondes de choc déclenchées visent à générer la pression nécessaire pour créer de meilleures conditions pour la fusion nucléaire. Cependant, seule l’idée de base est ici claire, la mise en œuvre reste nébuleuse.

Et chez les sociétés TAE et Helion, deux paquets déjà convertis en plasma sont projetés dans un champ magnétique à vitesse maximale et entrent en collision directement l'un avec l'autre. Cependant, jusqu'à présent, il faut mettre mille fois plus d'énergie dans ce système qu'on n'en récupère.

Des conditions comme celles au cœur du soleil : les idées sont nombreuses et les recherches se poursuivront, car l'objectif encore lointain est bien trop tentant.

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