Une équipe de chercheurs de l'Université d'Osaka a étudié une nouvelle méthode pour générer de l'énergie de fusion nucléaire, montrant que l'effet relativiste de la lumière laser ultra-intense améliore les méthodes actuelles "d'allumage rapide" dans la recherche sur la fusion laser pour chauffer le carburant suffisamment longtemps pour générer de l'énergie électrique. Ces découvertes pourraient fournir une étincelle pour la fusion laser, inaugurant une nouvelle ère de production d'énergie sans carbone.

L'énergie nucléaire actuelle utilise la fission d'isotopes lourds, comme l'uranium, en éléments plus légers pour produire de l'énergie. Encore, cette puissance de fission a des préoccupations majeures, comme le stockage du combustible usé et le risque de fusion. Une alternative prometteuse à la fission est la fusion nucléaire. Comme toutes les étoiles, notre soleil est alimenté par la fusion d'isotopes légers, notamment l'hydrogène, en éléments plus lourds. La fusion présente de nombreux avantages par rapport à la fission, y compris l'absence de déchets dangereux ou le risque de réactions nucléaires incontrôlées.

Cependant, tirer plus d'énergie d'une réaction de fusion qu'il n'en a été investi est resté un objectif insaisissable. C'est parce que les noyaux d'hydrogène se repoussent fortement, et la fusion nécessite des conditions de chaleur et de pression extrêmes, comme celles que l'on trouve à l'intérieur du soleil, par exemple, pour les serrer ensemble. Une méthode, appelé "confinement inertiel" utilise des impulsions laser à très haute énergie pour chauffer et comprimer une pastille de combustible avant qu'elle n'ait la chance d'être détruite. Malheureusement, cette technique nécessite un contrôle extrêmement précis de l'énergie du laser pour que les ondes de choc de compression arrivent toutes au centre simultanément.

Maintenant, une équipe dirigée par l'Université d'Osaka a développé une méthode modifiée de confinement inertiel qui peut être effectuée de manière plus cohérente à l'aide d'un deuxième tir laser. En allumage rapide "super-pénétration", le deuxième laser directement irradié produit des électrons rapides dans un plasma dense qui chauffent le noyau pendant la compression pour déclencher la fusion. "En utilisant le comportement relativiste du laser à haute intensité, l'énergie peut être fournie de manière fiable au combustible dans le plasma implosé visant l'allumage, " dit le premier auteur Tao Gong.

Le carburant de cette méthode, qui est généralement un mélange des isotopes d'hydrogène deutérium et tritium, est plus facile à obtenir que l'uranium, et devient de l'hélium inoffensif après fusion. "Ce résultat est une étape importante vers la réalisation de l'énergie de fusion laser, ainsi que pour d'autres applications de la physique des hautes densités d'énergie, y compris les soins médicaux, " explique l'auteur principal Kazuo Tanaka.