Les bonnes nouvelles s’enchaînent dans le domaine de la recherche sur la fusion nucléaire. Il y a quelques jours, des chercheurs sont parvenus à maintenir le plasma à 100 millions °C pendant plus de 40 secondes. Récemment, une autre équipe est parvenue à rendre le plasma plus dense que jamais, et ce sans perte de confinement.
Des décennies de recherche sont encore nécessaires avant que la fusion nucléaire ait une chance de devenir une source d’énergie viable. Naturelle chez les étoiles, cette réaction est extrêmement difficile à reproduire sur Terre. Les chercheurs doivent encore relever de nombreux défis techniques pour réunir les conditions nécessaires afin de réaliser une fusion nucléaire de manière contrôlée et rentable. La densité du plasma est l’une des conditions les plus importantes pour reproduire la réaction.
Plus cette matière est dense, plus la quantité de particules combustibles qu’elle contient est élevée, augmentant ainsi la probabilité de fusion. Avec les réacteurs nucléaires de type tokamak, cette densité est limitée. Cependant, dans le cadre d’une récente expérience, des scientifiques de General Atomics (une entreprise spécialisée en physique nucléaire) sont parvenus à augmenter comme jamais auparavant la densité du plasma sans compromettre son confinement. Les détails ont été publiés dans la revue Nature.
Surpasser la limite de Greenwald
La limite théorique qui définit la densité maximale du plasma atteignable dans un réacteur tokamak est appelée « limite de Greenwald ». Si cette dernière est dépassée, le plasma peut devenir instable et certaines des particules chargées peuvent échapper au contrôle des champs magnétiques qui les confinent. Autrement dit, aller au-delà de cette densité revient à risquer de détruire les parois du réacteur.
Dans leur expérience, les chercheurs de General Atomics ont cependant surpassé en toute sécurité la limite de Greenwald, avec le réacteur tokamak DIII-D. La densité était 20 % supérieure à la limite pendant 2,2 secondes, pendant lesquelles la stabilité du plasma a été maintenue. L’équipe y a injecté du deutérium afin de modérer les réactions de fusion et de contrôler son comportement. Cette durée est certes courte, mais elle permet déjà de montrer qu’un plasma plus dense est gérable avec un tokamak.
Les chercheurs ont utilisé une métrique appelée H98 (y, 2) qui sert à évaluer l’efficacité avec laquelle un réacteur tokamak confine le plasma. Comme l’expliquent les scientifiques, si la valeur de H98 (y, 2) est supérieure à 1, cela signifie que le plasma est maintenu stable et bien confiné, ce qui a été le cas lors de l’expérience.
Reproduire l’expérience avec un plus grand réacteur
Après cette réussite, les scientifiques cherchent désormais à extrapoler les résultats à des machines plus grandes. Ils pensent notamment à ITER, le tokamak expérimental de nouvelle génération en construction en France. Les chercheurs soulignent cependant que reproduire la même expérience pourrait être très complexe avec réacteur de cette taille.
Selon eux, un petit changement dans les conditions initiales peut aboutir à des résultats drastiquement différents. Sans compter que passer à ITER impliquerait d’adapter la méthode à une chambre à plasma de 6,2 mètres de rayon extérieur, contre 1,6 mètre pour le DIII-D. Cela reflète les défis fondamentaux de la fusion nucléaire et la complexité à laquelle les scientifiques doivent faire face avant d’aboutir à un réacteur commercialement viable.