Une nouvelle avancée en matière d’aimants pourrait donner naissance à des réacteurs à fusion plus petits et plus puissants
Une nouvelle technique nous rapproche un peu plus de la fusion nucléaire commercialement viable.
La fusion nucléaire promet une énergie pratiquement illimitée et une libération de l’impact néfaste de la consommation de combustibles fossiles.
Aujourd’hui, des chercheurs du Princeton Plasma Physics Laboratory (PPPL) du ministère américain de l’énergie (DOE) ont annoncé qu’ils avaient trouvé un moyen de construire des aimants puissants beaucoup plus petits que jamais, comme le révèle un communiqué de presse.
Cette nouvelle innovation pourrait contribuer à la mise au point de réacteurs tokamak, libérant ainsi le potentiel de la fusion nucléaire.
Nous sommes à la veille d’une fusion nucléaire viable
Les scientifiques ont trouvé une nouvelle méthode pour construire des aimants supraconducteurs à haute température, fabriqués dans un matériau qui conduit l’électricité pratiquement sans résistance à des températures plus élevées qu’auparavant. Les aimants plus petits s’adapteront plus facilement à l’intérieur des tokamaks sphériques, qui sont étudiés comme une alternative potentielle aux tokamaks plus conventionnels en forme de beignets.
Les scientifiques et ingénieurs spécialisés dans la fusion utilisent ces aimants incroyablement puissants pour contrôler et maintenir le plasma chaud nécessaire à la réaction de fusion nucléaire. Il est essentiel que les nouveaux aimants puissent être placés séparément des autres machines dans la cavité centrale du tokamak sphérique. Cela signifie que les scientifiques seraient en mesure de les réparer sans avoir à démonter d’autres parties du tokamak.
“Pour ce faire, il faut un aimant doté d’un champ magnétique plus puissant et d’une taille plus petite que les aimants actuels”, explique Yuhu Zhai, ingénieur principal au PPPL et auteur principal d’un article sur les nouveaux aimants publié dans IEEE Transactions on Applied Superconductivity. “La seule façon d’y parvenir est d’utiliser des fils supraconducteurs, et c’est ce que nous avons fait.”
Les aimants pourraient aussi potentiellement permettre aux scientifiques de développer des tokamaks plus petits, ce qui pourrait améliorer les performances ainsi que réduire les coûts de construction et d’exploitation. “Les tokamaks sont sensibles aux conditions de leurs régions centrales, notamment la taille de l’aimant central, ou solénoïde, le blindage et la cuve à vide”, a déclaré Jon Menard, directeur adjoint de la recherche de PPPL. “Beaucoup de choses dépendent du centre. Donc, si vous pouvez rétrécir les choses au centre, vous pouvez rétrécir l’ensemble de la machine et réduire le coût tout en améliorant, en théorie, les performances.”
Une nouvelle technique rend les aimants moins chers, plus petits et plus puissants
Les nouveaux aimants ont été conçus à l’aide d’une technique mise au point par M. Zhai et ses collègues d’Advanced Conductor Technologies, de l’université du Colorado à Boulder et du National High Magnetic Field Laboratory, à Tallahassee, en Floride. Ils ont conçu une technique qui ne nécessite pas l’isolation traditionnelle en époxy et en fibre de verre pour les fils de leur aimant, ce qui leur a permis d’en réduire la taille.
“En supprimant l’époxy de l’équation, les chercheurs ont également réduit le coût de production de l’aimant, ce qui se traduira également par des tokamaks moins chers. Les coûts d’enroulement des bobines sont beaucoup plus faibles, car nous n’avons pas à passer par le processus d’imprégnation sous vide de l’époxy, qui est coûteux et source d’erreurs”, explique M. Zhai. “Au lieu de cela, vous enroulez directement le conducteur sous forme de bobine.”
Les aimants plus petits permettront, en théorie, de multiplier les itérations de conception des tokamaks, car ils pourront être plus facilement placés à différents endroits, ce qui permettra de multiplier les configurations. Nous sommes peut-être encore loin de voir le premier réacteur à fusion entièrement opérationnel, mais cette nouvelle avancée nous rapproche de la fusion nucléaire commercialement viable.
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Source : Interesting Engineering – Traduit par Anguille sous roche
