Fusion nucléaire: les Américains font une percée majeure avec un « plasma brûlant »

Des physiciens américains ont confirmé avoir atteint l’an dernier un stade de la fusion nucléaire appelé « plasma brûlant ». Le plasma brûlant se produit lorsque les réactions de fusion deviennent la source dominante de chaleur dans le processus, plutôt que l’énergie fournie par l’extérieur. Ce résultat d’une expérience, publié dans la revue scientifique Nature et repris par la BBC, est considéré comme une percée majeure dans la recherche sur la fusion nucléaire.

Pourquoi est-ce important ?

On tente depuis longtemps de déchiffrer les secrets de la fusion nucléaire, car elle fournirait une source illimitée d'énergie propre.

Un plasma brûlant se réchauffant par fusion nucléaire a été observé pendant une fraction de seconde lors d’expériences menées au National Ignition Facility (NIF) en Californie, rapporte NRC.

Problème

L’énergie nucléaire « ordinaire » repose sur un processus appelé fission, dans lequel un élément chimique lourd est divisé pour produire des éléments plus légers. La fusion fonctionne en combinant deux éléments légers pour obtenir un élément plus lourd.

Les chercheurs travaillent sur le problème de la fusion nucléaire depuis les années 1950. Ce processus alimente également le soleil, et le réaliser ici est parfois comparé à la construction d’une étoile sur Terre. Mais faire de la fusion nucléaire une source d’énergie commercialement viable s’est avéré difficile.

Le problème n’est pas de déclencher les réactions, mais d’obtenir plus d’énergie du processus de fusion que celle que l’on y met.

192 faisceaux laser

Le NIF y est parvenu en chauffant et en comprimant de l’hydrogène dans une capsule à l’aide du laser le plus riche en énergie au monde.

Concrètement, les 192 faisceaux de ce laser sont focalisés sur une capsule d’environ un centimètre sur un demi-centimètre (la taille d’un grain de poivre) contenant du deutérium et du tritium, deux des principaux éléments de l’hydrogène.

Cela comprime le combustible « jusqu’à 100 fois la densité du plomb, et le chauffe à 100 millions de degrés Celsius, soit plus chaud que le centre du soleil », explique la BBC.

En chauffant la cible de cette manière, on crée un gaz chargé électriquement appelé plasma. Dans le plasma, les particules électroniques sont extraites des atomes, après quoi les noyaux atomiques restent. Ceux-ci peuvent fusionner ensemble pour générer de l’énergie.

Production d’énergie

Lorsque les réactions de fusion deviennent la source dominante de chaleur dans le plasma, au lieu de l’énergie laser nécessaire pour lancer le processus, la chaleur fournit l’énergie pour une fusion encore plus importante.

Mais même lorsque le plasma est brûlé, de l’énergie est toujours perdue dans le processus. Il s’agit de l’un des derniers obstacles à franchir avant que l’objectif plus large d’une production énergétique autosuffisante puisse être réellement atteint.

Pourtant, Egbert Westerhof, responsable de la recherche sur la fusion à l’institut de l’énergie Differ d’Eindhoven et non impliqué dans l’expérience, est très enthousiaste quant au résultat. « Ils sont parvenus à ce que la réaction ne soit pas seulement la conséquence de l’énergie qui lui est apportée de l’extérieur. L’énergie générée par la fusion y contribue également « , a-t-il déclaré à NRC.

Armes nucléaires

Le but de l’expérience du NIF n’était d’ailleurs pas de produire de l’énergie. « Dans toute la publication, le mot ‘production d’énergie’ n’apparaît pas », souligne dans Niek Lopes Cardozo, chercheur en fusion nucléaire à l’université de technologie d’Eindhoven.

Steven Ross, chercheur au FNI, confirme cette observation : « Ces expériences sont conçues pour produire des matériaux à des températures et des densités extrêmes qui ne se produisent pas naturellement sur Terre. Il s’agit d’étudier les conditions que l’on trouve dans les armes nucléaires, les étoiles et autres phénomènes astrophysiques. »

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