Des chercheurs viennent de démontrer la fusion nucléaire dans un appareil assez petit pour une maison

En ce qui concerne le type de technologie nécessaire pour contenir un Soleil, il n’y a actuellement que deux chevaux dans la course.

Une forme antérieure de technologie de fusion qui a à peine réussi à sortir des blocs de départ vient de surmonter un sérieux obstacle. Il a encore beaucoup de chemin à parcourir, mais étant donné son coût potentiel et sa polyvalence, un appareil de fusion de la taille d’une table comme celui-ci mérite qu’on s’y attarde.

Alors que beaucoup ont longtemps renoncé à une forme précoce de confinement plasmatique appelée le Z-pinch comme moyen de générer de l’énergie, les chercheurs de l’Université de Washington aux États-Unis ont continué à chercher un moyen de remédier à ses lacunes.

La puissance de fusion repose sur des nuages de particules chargées dont vous pouvez extraire la lumière du jour – c’est la réaction qui alimente cette grosse boule de gaz chaud que nous appelons le Soleil.

Mais contenir un mélange bourdonnant d’ions super-chauds est extrêmement difficile – en laboratoire, les scientifiques utilisent des champs magnétiques intenses pour cette tâche. Les tokamaks comme le tokamak supraconducteur avancé et expérimental de Chine tourbillonnent leur plasma incroyablement chaud de telle manière qu’ils génèrent leurs propres champs magnétiques internes, ce qui aide à contenir le flux.

Cette approche permet au plasma de cuire suffisamment pour qu’il libère une quantité critique d’énergie. Mais ce qu’elle gagne en générant de la chaleur, elle le perd en stabilité à long terme.

Les stellerators comme le Wendelstein 7-X de l’Allemagne, par contre, comptent davantage sur les bancs de champs magnétiques appliqués de l’extérieur. Bien que cela permette un meilleur contrôle du plasma, il est également plus difficile d’atteindre les températures nécessaires pour que la fusion se produise.

Tous deux font de sérieux progrès dans notre marche vers l’énergie de fusion. Mais ces beignets contenant le plasma ont au moins quelques mètres de diamètre, entourés de banques complexes d’électronique délicate, ce qui fait qu’il est peu probable que nous les voyions bientôt se réduire à une version domestique ou mobile.

Dans les premiers temps de la recherche sur la fusion, une méthode un peu plus simple pour presser un jet de plasma était de le “pincer” à travers un champ magnétique.

Un dispositif relativement petit, appelé zêta ou Z-pinch, utilise l’orientation spécifique du champ magnétique interne d’un plasma pour appliquer ce que l’on appelle la force de Lorentz au flux de particules, forçant efficacement ses particules ensemble à travers un goulot d’étranglement.

Dans un sens, l’appareil n’est pas sans rappeler une version miniature de son grand frère tokamak. En tant que tel, il souffre également de problèmes de stabilité similaires qui peuvent faire sauter son plasma des pistes magnétiques et s’écraser sur les côtés de son conteneur.

En fait, les itérations du pincement en Z ont conduit à la technologie du tokamak volumineux qui l’a remplacée. Compte tenu de cette limitation majeure, le Z-pinch est presque devenu un vestige de l’histoire.

L’espoir demeure qu’en retournant aux racines de la fusion, les chercheurs pourraient trouver un moyen de produire de l’énergie sans avoir besoin de banques compliquées de machines et d’aimants environnants.

Aujourd’hui des chercheurs de l’Université de Washington ont trouvé une autre approche pour stabiliser le plasma dans un Z-pinch, non seulement elle fonctionne, mais elle peut également être utilisée pour générer une explosion de fusion.

Pour éviter les distorsions dans le plasma qui lui permettent de s’échapper des confins de sa cage magnétique, l’équipe gère le flux des particules en appliquant un peu de dynamique des fluides.

L’introduction de ce qu’on appelle l’écoulement axial cisaillé dans une courte colonne de plasma a déjà été étudiée comme un moyen potentiel d’améliorer la stabilité d’un Z-pinch, avec un effet plutôt limité.

Pour ne pas se laisser décourager, les physiciens se sont appuyés sur des simulations informatiques pour montrer que le concept était possible.

En utilisant un mélange de 20 % de deutérium et de 80 % d’hydrogène, l’équipe a réussi à maintenir stable une colonne de plasma de 50 centimètres de long suffisante pour réaliser la fusion, comme en témoigne une génération caractéristique de neutrons.

Il ne s’agit que de 5 microsecondes de neutrons, alors ne laissez pas encore assez de place dans votre sous-sol pour votre Z-Pinch 3000 Home Fusion Box. Mais la stabilité était 5 000 fois plus longue que ce à quoi on pourrait s’attendre sans l’utilisation d’une telle méthode, ce qui montre que le principe est prêt pour une étude plus approfondie.

Générer de l’énergie de fusion propre et abondante est toujours un rêve auquel nous tenons tous. Une nouvelle approche d’une forme moins complexe de technologie du plasma pourrait aider à éliminer au moins certains des obstacles, sinon s’avérer être une source d’énergie propre moins coûteuse et plus compacte en soi.

La course vers l’horizon de la production illimitée d’énergie ne fait que commencer, les amis. Et ça ne peut vraiment pas arriver assez tôt.

Cette recherche a été publiée dans Physical Review Letters.

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Source : ScienceAlert – Traduit par Anguille sous roche

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