Considérée comme l’une des sources d’énergie futures les plus prometteuses, la fusion nucléaire contrôlée n’en est pourtant qu’à ses balbutiements, malgré d’indéniables avancées expérimentales au cours de ces dernières années. Cependant, une nouvelle collaboration initiée par le MIT s’est donnée pour projet de développer une fusion nucléaire fonctionnelle d’ici 15 ans.

La course à la fusion nucléaire est sur le point de prendre un nouveau tournant grâce à la collaboration entre le Massachusetts Institute of Technology (MIT) et une nouvelle compagnie, la Commonwealth Fusion Systems (CFS). L’équipe a pour but de développer un réacteur à fusion nucléaire fonctionnel dans les 15 années à venir, afin d’offrir une nouvelle source d’énergie potentiellement inépuisable, sans carbone et sans déchets.

La fusion nucléaire est un processus physique énergétique prenant place au sein des étoiles. Il implique la collision puis la fusion d’éléments légers comme l’hydrogène en éléments plus lourds comme l’hélium. Contrairement à la fission nucléaire utilisée aujourd’hui, consistant en la cassure d’un noyau atomique lourd en noyaux plus légers. Les scientifiques travaillent sur des réacteurs à fusion depuis le début des années 1940, toutefois, jusqu’à maintenant, les réactions de fusion engendrées consomment plus d’énergie qu’elles n’en produisent.

Le MIT ambitionne de construire SPARC, un réacteur compact capable de fournir une puissance de 100 MW. La dispositif n’aura pas pour but de convertir la chaleur produite en électricité mais de générer, en une impulsion de 10 secondes, assez de puissance pour alimenter une ville de petite taille. Ce rendement sera deux fois plus important que l’énergie utilisée pour chauffer le plasma ; ainsi, SPARC atteindrait l’objectif ultime d’une fusion à bilan positif. La prochaine étape étant de parvenir ensuite à 200 MW de production d’énergie.

Le processus de fusion nucléaire émerge à des températures extrêmement élevées, de l’ordre de plusieurs centaines de millions de degrés Celsius, nécessitant l’isolation de ces températures afin de protéger la structure du réacteur. Pour ce faire, les physiciens utilisent des tokamaks, c’est-à-dire des réacteurs toriques générant des champs magnétiques pour confiner le plasma chaud produit lors de la réaction.

aimants plasma

Le plasma chaud produit lors de la réaction nucléaire parcourt le tore (chambre à vide) tout en étant confiné par les champs magnétiques générés via les différents électroaimants. Crédits : HowStuffWorks

Pour atteindre un tel degré de compacité du réacteur, le MIT a pour projet de développer les aimants supraconducteurs les plus puissants du monde ; les trois premières années du programme de recherche y seront consacrées. « Nous n’avons aucun doute sur les incroyables performances qu’afficheraient SPARC si nous parvenions à construire ces électroaimants » confie Martin Greenwald, directeur de recherche au centre de Science des Plasmas et de la Fusion du MIT (PSFC).

Ces électroaimants de nouvelle génération s’appuieront sur des matériaux supraconducteurs récents à base d’oxyde mixte de baryum de cuivre et d’yttrium (YBCO). Ils devraient générer des champs magnétiques 4 fois plus puissants que ceux actuellement générés dans les autres tokamaks, autorisant ainsi une production d’énergie 10 fois plus importante qu’un tokamak de même taille. En outre, les supraconducteurs YCBO permettent également de réduire le coût, la durée et la complexité du développement de réacteurs, permettant ainsi à d’autres acteurs de la recherche (universitaires et privés) de travailler sur la fusion.

« En priorisant le développement des électroaimants, d’ici trois ans, nous pensons que nous aurons un indice solide en faveur de l’avancement de notre projet. Nous serons également assez confiants pour continuer car nous aurons enfin répondu à la question principale : peut-on produire un bilan énergétique positif via un plasma magnétiquement confiné ? » explique Dennis Whyte, directeur du PSFC.

Ce projet est aussi prévu pour complémenter les recherches menées au sein de la collaboration ITER. « La fusion est un enjeu trop important pour qu’un seul acteur se focalise dessus » explique Greenwald. SPARC est amené à produire 1/5 ème de la puissance d’ITER mais avec 1/65 ème de sa taille. Les futurs aimants supraconducteurs développés pour SPARC permettront de considérablement réduire la taille des futurs tokamaks, supprimant ainsi le besoin de construire les composants directement sur site.

Bien entendu, la route vers SPARC est encore longue, et le MIT continue de chercher d’autres financements afin d’accélérer les recherches. Parallèlement, d’autres tokamaks miniatures, comme le britannique Tokamak Energy, se lancent aussi dans la course à la fusion nucléaire. Mais le projet du MIT et de la CFS semble prometteur. « Si le MIT parvient à réaliser ses objectifs – et je n’ai aucune raison de penser qu’il n’y arrivera pas – ce sera une avancée capitale » conclut Stephen Dean, physicien nucléaire et directeur du Fusion Power Associates.

Source : MIT

Une réponse

  1. Tassis

    Et il possible que ça accélère le changement de pôle magnétique? et la gravité quantique à 15millions degrés ne changera pas la densité et la polarité si il venait à exploser ? En tout cas qu’il ne fasse pas l’erreur de le piloter avec une IA.

    Répondre

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