Des expériences déterminantes établissent un nouveau record d’énergie pour la fusion nucléaire
En 1991, des scientifiques travaillant sur une installation de pointe dans le domaine de l’énergie ont réalisé une percée décisive, en parvenant pour la première fois à libérer de manière contrôlée l’énergie de la fusion nucléaire. En 1997, le réacteur tokamak Joint European Torus (JET) a ensuite été utilisé pour établir un record mondial de production d’énergie de 22 mégajoules. Vingt-cinq ans plus tard, les scientifiques ont pulvérisé ce record mondial dans ce qu’ils considèrent comme un moment décisif dans la quête de l’énergie de la fusion nucléaire.
Image d’entête, installation de fusion nucléaire : Intérieur du JET avec plasma en surimpression. (UKAEA)
Le JET est un type de réacteur de fusion connu sous le nom de tokamak, une chambre en forme de beignet qui utilise un arrangement soigné de bobines magnétiques pour confiner des flux circulaires de plasma. Ce plasma est chauffé à des millions de degrés et, en théorie, il est maintenu en place suffisamment longtemps pour que les atomes d’hydrogène qu’il contient fusionnent pour former des atomes d’hélium, ce qui libère une énorme quantité d’énergie.
C’est le processus qui se déroule à l’intérieur du Soleil, où d’énormes forces gravitationnelles et une chaleur extrême font fusionner les isotopes d’hydrogène deutérium et tritium pour générer de l’énergie. Cependant, le tritium est relativement rare et difficile à manipuler sur Terre. C’est pourquoi les dernières expériences à utiliser ce combustible ont été celles du JET en 1997, qui ont battu tous les records. Les chercheurs utilisent généralement de l’hydrogène ou du deutérium à la place du tritium dans les expériences sur le plasma.
Selon Athina Kappatou, de l’Institut Max Planck de physique des plasmas :
Nous pouvons très bien explorer la physique des plasmas de fusion en travaillant avec de l’hydrogène ou du deutérium, c’est donc la norme dans le monde entier. Toutefois, pour la transition vers l’expérience internationale de fusion à grande échelle ITER, il est important que nous nous préparions aux conditions qui y règnent.
ITER, ou réacteur thermonucléaire expérimental international, est un tokamak de sept étages en cours de construction dans le sud de la France, et deviendra le plus grand dispositif de fusion nucléaire du monde lorsqu’il sera achevé en 2025. Il sera le plus grand dispositif de fusion nucléaire au monde lorsqu’il sera achevé en 2025. ITER utilisera un mélange à parts égales de deutérium et de tritium et il est conçu pour produire 500 MW d’énergie à partir d’un apport de 50 MW pour le chauffage du plasma, ce qui représente une multiplication par dix de la production d’énergie.
En prévision de ces expériences qui auront lieu dans le courant de la décennie, les ingénieurs du JET ont remplacé le revêtement intérieur en carbone de la cuve à plasma par une combinaison de béryllium et de tungstène, les mêmes matériaux qui tapisseront les parois d’ITER. Cette modification, ainsi qu’une modélisation minutieuse avant les expériences, a permis aux scientifiques de produire un plasma stable avec le combustible deutérium-tritium qui a produit 59 mégajoules d’énergie en 5 secondes, soit plus du double du précédent record.
Selon Ian Chapman, PDG de l’Autorité britannique de l’énergie atomique :
Ces résultats historiques nous ont permis de franchir une étape importante dans la conquête de l’un des plus grands défis scientifiques et techniques de tous les temps. C’est la récompense de plus de 20 ans de recherches et d’expériences avec nos partenaires de toute l’Europe.
Au cours des expériences de 1997, le réacteur a aussi brièvement produit 16 MW de puissance de pointe, un record pour un dispositif tokamak. Ce record est toujours d’actualité et n’a pas été battu par la dernière série d’expériences du JET, qui visait plutôt à produire une puissance de fusion soutenue.
Selon Tony Donné, responsable du programme EUROfusion :
Si nous pouvons maintenir la fusion pendant cinq secondes, nous pouvons le faire pendant cinq minutes, puis cinq heures, à mesure que nous augmentons nos opérations dans les futures machines.
Annoncée sur le site de l’Autorité britannique de l’énergie atomique : Fusion energy record demonstrates powerplant future et sur le site du Max Planck Institute for Plasma Physics : JET fusion facility sets a new world energy record.
