Une technique laser de création de fusion qui dispense d'éléments combustibles radioactifs et ne laisse aucun déchet radioactif toxique est désormais à portée de main, disent les chercheurs.

Des avancées spectaculaires en puissant, les lasers à haute intensité permettent aux scientifiques de poursuivre ce qui était autrefois considéré comme impossible :créer une énergie de fusion basée sur des réactions hydrogène-bore. Et un physicien australien est en tête, armé d'une conception brevetée et travaillant avec des collaborateurs internationaux sur les défis scientifiques restants.

Dans un article de la revue scientifique Faisceaux laser et de particules aujourd'hui, l'auteur principal Heinrich Hora de l'Université de Nouvelle-Galles du Sud à Sydney et ses collègues internationaux soutiennent que la voie de la fusion hydrogène-bore est désormais viable, et peut être plus proche de la réalisation que d'autres approches, comme l'approche de fusion deutérium-tritium poursuivie par le National Ignition Facility (NIF) des États-Unis et le réacteur thermonucléaire expérimental international en construction en France.

"Je pense que cela place notre approche avant toutes les autres technologies d'énergie de fusion, " dit Hora, qui a prédit dans les années 1970 que la fusion de l'hydrogène et du bore pourrait être possible sans avoir besoin d'un équilibre thermique. Plutôt que de chauffer le carburant à la température du Soleil en utilisant massivement, des aimants à haute résistance pour contrôler les plasmas super chauds à l'intérieur d'une chambre toroïdale en forme de beignet (comme dans ITER), la fusion hydrogène-bore est réalisée à l'aide de deux lasers puissants en rafales rapides, qui appliquent des forces non linéaires précises pour comprimer les noyaux ensemble.

La fusion hydrogène-bore ne produit pas de neutrons et, donc, aucune radioactivité dans sa réaction primaire. Et contrairement à la plupart des autres sources de production d'électricité - comme le charbon, gaz et nucléaire, qui reposent sur le chauffage de liquides comme l'eau pour entraîner des turbines - l'énergie générée par la fusion hydrogène-bore est directement convertie en électricité. Mais l'inconvénient a toujours été que cela nécessite des températures et des densités beaucoup plus élevées - près de 3 milliards de degrés Celsius, ou 200 fois plus chaud que le noyau du Soleil.

Cependant, les avancées spectaculaires de la technologie laser sont sur le point de rendre possible l'approche à deux lasers, et une série d'expériences récentes dans le monde indiquent qu'une réaction de fusion « avalanche » pourrait être déclenchée dans le trillionième de seconde d'une impulsion laser à l'échelle du pétawatt, dont les rafales fugaces emballent un quadrillion de watts de puissance. Si les scientifiques pouvaient exploiter cette avalanche, Hora a dit, une percée dans la fusion proton-bore était imminente.

"C'est une chose des plus excitantes de voir ces réactions confirmées dans des expériences et des simulations récentes, " dit Hora, professeur émérite de physique théorique à l'UNSW. "Pas seulement parce que cela prouve certains de mes travaux théoriques antérieurs, mais ils ont également mesuré la réaction en chaîne déclenchée par laser pour créer une production d'énergie un milliard de fois plus élevée que prévu dans des conditions d'équilibre thermique. »

Avec 10 collègues dans six pays, dont le Soreq Nuclear Research Center d'Israël et l'Université de Californie, Berkeley - Hora décrit une feuille de route pour le développement de la fusion hydrogène-bore basée sur sa conception, rassembler les avancées récentes et détailler les recherches supplémentaires nécessaires pour faire du réacteur une réalité.

Une entreprise dérivée australienne, HB11 Énergie, détient les brevets du procédé Hora. « Si les prochaines années de recherche ne révèlent aucun obstacle majeur à l'ingénierie, nous pourrions avoir un prototype de réacteur d'ici une décennie, " a déclaré Warren McKenzie, directeur général de HB11.

« D'un point de vue technique, notre approche sera un projet beaucoup plus simple car les combustibles et les déchets sont sûrs, le réacteur n'aura pas besoin d'échangeur de chaleur et de générateur à turbine à vapeur, et les lasers dont nous avons besoin peuvent être achetés dans le commerce, " il ajouta.