Vous voulez augmenter vos chances de produire de l'électricité à partir de la fusion ? Ne cherchez pas plus loin que les nettoyants sous votre évier de cuisine.

Des recherches menées par des scientifiques du laboratoire de physique des plasmas de Princeton (PPPL) du département américain de l'Énergie (DOE) fournissent de nouvelles preuves que les particules de bore, l'ingrédient principal du nettoyant ménager Borax, peut revêtir les composants internes des dispositifs à plasma en forme de beignet appelés tokamaks et améliorer l'efficacité des réactions de fusion.

"Notre expérience apporte des informations clés sur le fonctionnement de cette technique, " a déclaré le physicien PPPL Alessandro Bortolon, auteur principal d'un article présentant les conclusions de La fusion nucléaire . "Les résultats aideront à clarifier si l'injection contrôlée de poudre de bore pourrait être utilisée pour soutenir le fonctionnement efficace des futurs réacteurs de fusion."

La fusion combine des éléments légers sous forme de plasma—le chaud, état chargé de la matière composé d'électrons libres et de noyaux atomiques - dans un processus qui peut générer des quantités massives d'énergie. Les scientifiques cherchent à exploiter la fusion, qui alimente le soleil et les étoiles, créer une réserve d'énergie pratiquement inépuisable pour produire de l'électricité.

Les chercheurs ont découvert que la technique d'injection de bore permet de produire plus facilement des plasmas fiables et performants dans des tokamaks avec des composants intérieurs doublés d'éléments légers comme le carbone, couramment utilisé dans les appareils actuels. Les résultats ont été dérivés d'expériences sur l'installation de fusion nationale DIII-D que General Atomics exploite pour le DOE.

La recherche complète les résultats précédents des expériences menées sur la mise à niveau de l'expérience de dérivation axialement symétrique (ASDEX-U), exploité par le Max Planck Institute for Plasma Physics à Garching, Allemagne. Ces expériences ont montré que la technique d'injection de bore permettait d'accéder à des plasmas haute performance dans des tokamaks dont l'intérieur était recouvert de métaux comme le tungstène. Ensemble, les expériences DIII-D et ASDEX-U fournissent des preuves solides que la technique d'injection de bore garantira de bonnes performances plasma pour une gamme de machines de fusion.

Les expériences DIII-D ont également permis de combler une information manquante confirmant que la technique d'injection conduit à déposer une couche de bore à l'intérieur d'un tokamak. "Vous penseriez intuitivement que lorsque la poudre de bore tombe dans le plasma, le bore se dissoudrait et irait quelque part dans le tokamak, " dit Bortolon. " Mais personne n'avait jamais essayé de confirmer la formation d'une couche de bore par le plasma lui-même. Il n'y avait aucune information. C'est la première fois que cela est directement montré et mesuré à l'aide de cette technique."

La couche de bore empêche le transfert de matière de la paroi intérieure dans le plasma, maintenir le plasma exempt d'impuretés qui pourraient diluer le principal combustible du plasma. Moins d'impuretés rend le plasma plus stable et réduit la fréquence des perturbations.

La technique d'injection pourrait compléter voire remplacer la technique actuelle de fixation du bore, ce qui nécessite d'arrêter le tokamak jusqu'à plusieurs jours. Cette technique, connu sous le nom de boronisation par décharge luminescente, implique également des gaz toxiques.

La méthode de la poudre de bore élimine ces problèmes. "Si vous utilisez l'injection de poudre de bore, vous n'auriez pas à tout interrompre et à éteindre les bobines magnétiques du tokamak, " dit Bortolon. " Aussi, vous n'avez pas à vous soucier de la manipulation d'un gaz toxique. Disposer d'un outil comme celui-ci pourrait être extrêmement important pour les futurs appareils de fusion."