L’un des plus grands défis techniques de la fusion nucléaire réside dans la capacité à contenir le plasma généré par le processus de fusion au sein d’un réacteur. Pour cela, les ingénieurs comptent sur la puissance des électroaimants, mais les limites technologiques commençaient à se faire sentir au fur et à mesure que la puissance et la durée des réactions augmentaient. Récemment, une équipe du MIT affirme avoir développé un nouvel électroaimant comblant ce besoin, capable de fournir une puissance jusqu’ici jamais atteinte.
L’électroaimant de fusion supraconducteur à haute température (HTS) produit par les chercheurs du Massachusetts Institute of Technology (MIT), en collaboration avec la société Commonwealth Fusion Systems (CFS), génère un champ magnétique de 20 teslas, ce qui, selon un communiqué de presse du MIT, fait de ce dernier le plus puissant électroaimant de ce type jamais construit.
Il constitue ainsi une « avancée majeure » vers la conception d’un réacteur à fusion nucléaire viable. Une technologie qui pourrait un jour nous fournir une énergie quasi illimitée. « À bien des égards, la fusion est la source d’énergie propre par excellence », déclare dans le communiqué Maria Zuber, géophysicienne au MIT. « La quantité d’énergie disponible change vraiment la donne ».
Une minicentrale à fusion au MIT d’ici 2025
Le fonctionnement de la technologie du nouvel électroaimant ayant été démontré avec succès, la collaboration MIT-CFS est en passe de construire le premier dispositif de fusion au monde capable de générer et de confiner un plasma produisant plus d’énergie qu’il n’en consomme, peut-on lire dans le communiqué. Le dispositif de démonstration, appelé SPARC, devrait être achevé en 2025.
De puissants électroaimants sont au cœur de tout réacteur de fusion performant. Le processus de production d’énergie lui-même repose sur un plasma ultra chaud qui doit être contenu et contrôlé par des champs magnétiques puissants afin de maintenir une réaction de fusion sûre et exploitable. « Les défis de la fusion sont à la fois techniques et scientifiques », a déclaré le directeur du MIT Plasma Science and Fusion Center (PSFC), Dennis Whyte, qui participe au développement du réacteur à fusion expérimental SPARC.
Dans ce cas, la disponibilité commerciale d’un nouveau matériau, disposé dans ce cas en forme de ruban, a permis à l’équipe du MIT de créer un champ magnétique de 20 teslas avec une installation dont la taille ne représente qu’un quarantième de celle qui aurait été nécessaire si elle exploitait des aimants plus conventionnels.
Focaliser l’innovation sur un seul élément technologique
Martin Greenwald, directeur adjoint et chercheur principal au PSFC, explique que, contrairement à d’autres prototypes de réacteurs à fusion, « le créneau que nous occupions consistait à utiliser la physique des plasmas conventionnelle, ainsi que la conception et l’ingénierie conventionnelles des tokamaks, mais en y apportant cette nouvelle technologie d’aimants. Nous n’avions donc pas besoin d’innover dans une demi-douzaine de domaines différents. Nous devions simplement innover sur l’aimant, puis appliquer la base de connaissances de ce qui a été appris au cours des dernières décennies ».
Cette combinaison de principes de conception scientifiquement établis et d’une intensité de champ magnétique jamais atteinte jusqu’ici est ce qui devrait permettre à l’équipe du MIT de réaliser une installation qui pourrait être économiquement viable et développée rapidement. « C’est un grand moment », déclare Bob Mumgaard, PDG de CFS. « Nous disposons maintenant d’une plateforme qui est à la fois très avancée sur le plan scientifique, en raison des décennies de recherche sur ces machines, mais aussi très intéressante sur le plan commercial. Elle nous permet de concevoir de nouveaux systèmes plus rapidement, qui sont plus petits et moins coûteux », explique-t-il à propos de la démonstration réussie de l’aimant.
Il s’agit d’une avancée considérable pour l’équipe, qui souhaite créer un réacteur à fusion plus petit atteignant des températures plus élevées, à l’opposé de l’approche adoptée par l’équipe d’ITER en France, qui est une installation gigantesque fonctionnant à des températures plus basses. « C’est vraiment un moment décisif, je crois, pour la science et les technologies de fusion nucléaire », ajoute Whyte.
Présentation de l’électroaimant HTS révolutionnaire du MIT :