La puissance de fusion est le rêve fébrile des scientifiques, des écologistes et des futuristes depuis près d'un siècle. Au cours des dernières décennies, les scientifiques ont tenté de trouver un moyen de créer des réactions de fusion durables qui fourniraient aux êtres humains une énergie propre et abondante, ce qui briserait finalement notre dépendance aux combustibles fossiles et à d'autres méthodes impures.
Au cours des dernières années, de nombreux progrès positifs ont été réalisés qui rapprochent «l'ère de la fusion» de la réalité. Plus récemment, des scientifiques travaillant avec le Tokamak supraconducteur avancé expérimental (EAST) - alias. le «soleil artificiel chinois» - a établi un nouveau record en surchauffant des nuages de plasma d'hydrogène à plus de 100 millions de degrés - une température six fois plus chaude que le soleil lui-même!
Alors que les scientifiques sont capables de fusionner des atomes d'hydrogène pour produire de l'énergie, la pierre d'achoppement a toujours atteint ce que l'on appelle le «seuil de rentabilité». C'est là que l'énergie produite par une réaction de fusion auto-entretenue est égale à l'énergie nécessaire pour l'initier. Et bien que nous n'ayons pas encore atteint ce point, les scientifiques se rapprochent tout le temps.
Actuellement, les deux méthodes les plus populaires pour produire de l'énergie de fusion sont l'approche par confinement inertiel et le réacteur tokamak. Dans le premier cas, les lasers sont utilisés pour fusionner des pastilles de deutérium (H², ou «hydrogène lourd») pour créer une réaction de fusion. Dans ce dernier, le processus implique une chambre de confinement en forme de tore qui utilise des champs magnétiques et un courant interne pour confiner le plasma à haute énergie.
En surchauffant ce plasma et en gardant sa stabilité, une réaction de fusion auto-entretenue peut être créée. Alors que d'autres réacteurs tokamak s'appuient sur des bobines magnétiques pour maintenir un tore de plasma stable, le réacteur chinois EAST s'appuie sur les champs magnétiques produits par le plasma en mouvement lui-même pour contrôler le tore. Cela le rend moins stable, mais permet aux physiciens d'augmenter les niveaux de chaleur.
Après une campagne de quatre mois, l'équipe scientifique d'EAST a pu intégrer quatre types de puissance de chauffage afin d'atteindre un nouveau record de température. Celles-ci comprenaient un chauffage par ondes hybrides inférieur, un chauffage par ondes cyclotron électroniques, un chauffage par résonance cyclotron ionique et un chauffage ionique par faisceau neutre. Grâce à ces méthodes combinées, le profil de densité de courant plasma a été optimisé.
Une fois que l'équipe scientifique a réussi à optimiser le couplage des quatre différentes techniques de chauffage, elle a pu créer un nuage de particules chargées contenant des électrons chauffés à plus de 100 millions de ° C. Ils ont également dépassé un niveau d'injection de puissance de 10 mégawatts (MW) et augmenté l'énergie stockée dans le plasma à 300 kilojoules (kJ).
Ce n'est pas la première fois que les scientifiques de CASHIPS signalent avoir atteint un jalon de fusion. En 2016, l'équipe a annoncé qu'elle avait produit de l'hydrogène gazeux trois fois plus chaud que le cœur du Soleil (environ 50 millions ° C; 90 millions ° F), et a pu maintenir cette température pour un record 102 secondes.
Avec cette dernière expérience, l'équipe EAST a non seulement doublé la température du tore plasma (établissant un nouveau record), mais a également réussi à résoudre un certain nombre de problèmes qui sont cruciaux pour parvenir à des opérations en régime permanent. Par exemple, ils ont résolu le confinement des particules et de la puissance d'échappement, dont le moment doit être juste pour maintenir une réaction de fusion soutenue.
L'expérience a également fourni des données clés pour la validation des modèles d'évacuation de chaleur, de transport et d'entraînement actuel, qui seront tous cruciaux pour la réalisation de plusieurs grands projets de fusion. Il s'agit notamment du réacteur thermonucléaire expérimental international (ITER), du réacteur d'essai d'ingénierie de fusion chinois (CFETR) et de la centrale électrique DEMOnstration (DEMO).
Construit à l'origine en 2006, EAST est devenu une installation d'essai entièrement ouverte qui permet à la communauté scientifique mondiale de mener des opérations en régime permanent et des recherches en physique. Et étant donné que l'équipe EAST a une fois de plus réussi à créer des conditions de température bien au-delà du Soleil, le surnom de «Soleil artificiel chinois» ne semble guère étirer!
L'ère de l'énergie propre se rapproche, et pas un instant trop tôt!
