L'énergie de fusion a le potentiel de fournir une énergie propre et sûre, sans émissions de dioxyde de carbone. Cependant, imiter le processus de l'énergie solaire est une tâche difficile à réaliser. Deux jeunes physiciens des plasmas de l'Université de technologie Chalmers ont développé un modèle technologique qui pourrait conduire à de meilleures méthodes pour décélérer les électrons en fuite qui pourraient détruire un futur réacteur sans avertissement.

Il faut une pression élevée et des températures d'environ 150 millions de degrés pour que les atomes fusionnent. En outre, l'emballement des électrons fait des ravages dans les réacteurs à fusion en cours de développement. Dans les réacteurs tokamak, des champs électriques indésirables pourraient compromettre l'ensemble du processus. Les électrons d'une énergie extrêmement élevée peuvent soudainement accélérer à des vitesses si élevées qu'ils détruisent la paroi du réacteur.

Ce sont ces électrons en fuite que les doctorantes Linnea Hesslow et Ola Embréus ont réussi à identifier et décélérer. Avec leur conseiller, Professeur Tünde Fülöp au Département de physique Chalmers, ils ont effectivement décéléré les électrons en fuite en injectant des ions dits lourds de néon ou d'argon sous forme de gaz ou de pastilles.

Lorsque les électrons entrent en collision avec la charge élevée dans les noyaux des ions, ils rencontrent de la résistance et perdent de la vitesse. Les nombreuses collisions rendent la vitesse contrôlable et permettent au processus de fusion de se poursuivre. À l'aide de descriptions mathématiques et de simulations plasma, il est possible de prédire l'énergie des électrons et comment elle change dans différentes conditions.

« Quand nous pouvons ralentir efficacement les électrons en fuite, nous sommes un pas de plus vers un réacteur de fusion fonctionnel. Considérant qu'il existe si peu d'options pour répondre aux besoins énergétiques croissants du monde de manière durable, l'énergie de fusion est incroyablement excitante, puisqu'il tire son carburant de l'eau de mer ordinaire, " dit Linnea Hesslow.

Elle et ses collègues ont récemment publié leur article dans le journal réputé Lettres d'examen physique . "L'intérêt pour ce travail est énorme. Les connaissances sont nécessaires pour les futures expériences à grande échelle et donnent de l'espoir pour résoudre des problèmes difficiles. Nous nous attendons à ce que le travail ait un grand impact à l'avenir, " dit le professeur Tünde Fülöp.

Malgré les grands progrès réalisés dans la recherche sur l'énergie de fusion au cours des cinquante dernières années, il n'existe toujours pas de centrale à fusion commerciale. À l'heure actuelle, tous les regards sont tournés vers la collaboration internationale de recherche liée au réacteur ITER dans le sud de la France.

"Beaucoup croient que cela fonctionnera, mais il est plus facile de voyager vers Mars que de réaliser la fusion. On pourrait dire que nous essayons de récolter des étoiles ici sur Terre, et cela peut prendre du temps. Il faut des températures incroyablement élevées, plus chaud que le centre du soleil, pour nous de réussir la fusion ici sur terre. C'est pourquoi j'espère que la recherche disposera des ressources nécessaires pour résoudre à temps le problème de l'énergie, " dit Linnea Hesslow.

Faits :Énergie de fusion et électrons en fuite

L'énergie de fusion se produit lorsque des noyaux atomiques légers sont combinés en utilisant une pression élevée et des températures extrêmement élevées d'environ 150 millions de degrés Celsius. L'énergie est créée de la même manière que dans le soleil. L'énergie de fusion est une alternative beaucoup plus sûre à l'énergie nucléaire, qui est basé sur la division (fission) d'atomes lourds. Si quelque chose ne va pas dans un réacteur à fusion, tout le processus s'arrête et il fait froid. Contrairement à un accident nucléaire, il n'y a aucun risque que le milieu environnant soit affecté. Le combustible d'un réacteur à fusion ne pèse pas plus qu'un timbre, et les matières premières proviennent de l'eau de mer ordinaire.