Des chercheurs génèrent une fusion à 100 millions de Kelvin pendant 20 secondes

Géométrie du tokamak et évolution des paramètres d'un mode FEU. a, La configuration plasma d'un mode FEU dans KSTAR. La couleur des lignes indique la température des ions en kiloélectronvolts, 10 keV correspondant à ≈120 millions de kelvins. b–i, L'évolution dans le temps des principaux paramètres de physique et d'ingénierie (plan 25860). b, Le courant plasma (I_p ), intensité du champ magnétique toroïdal sur l'axe magnétique (BT), puissance d'injection du faisceau neutre (P_NBI ) et la puissance de chauffage par résonance cyclotron électronique (PECH). c, Les facteurs d'amélioration du confinement d'énergie relatifs à la loi d'échelle ITER89P et IPB98(y,2) (H₈₉ et H_98y2 ) et l'énergie plasma stockée (W_MHD ). d, La densité électronique moyenne de la ligne (n_e ) et la densité d'ions rapides moyenne linéaire à partir des calculs NUBEAM (n_fast ). e, La température centrale des ions et des électrons (T_i,0 et T_e,0 ). f, Le D_α l'intensité des émissions. g, La tension de boucle. h, L'inductance interne (l_i ), bêta normalisé (β_N ) et les fluctuations magnétiques détectées par les bobines de Mirnov. i, L'intensité du rayonnement de la ligne de carbone de C^2+→3+ . Crédit :Nature (2022). DOI :10.1038/s41586-022-05008-1

Une équipe de chercheurs affiliés à plusieurs institutions en Corée du Sud, travaillant avec deux collègues de l'Université de Princeton et un de l'Université de Columbia, a franchi une nouvelle étape dans le développement de la fusion en tant que source d'énergie :ils ont généré une réaction qui a produit des températures de 100 millions de Kelvin et a duré 20 secondes. Dans leur article publié dans la revue Nature , le groupe décrit leur travail et où ils prévoient de le mener dans les prochaines années.

Au cours des dernières années, les scientifiques ont tenté de créer des réactions de fusion durables à l'intérieur des centrales électriques afin de générer de la chaleur pour la convertir en électricité. Malgré des progrès significatifs, l'objectif principal n'a toujours pas été atteint. Les scientifiques travaillant sur le problème ont eu du mal à contrôler les réactions de fusion - les moindres écarts conduisent à des instabilités qui empêchent la réaction de se poursuivre. Le plus gros problème concerne la chaleur générée, qui se chiffre en millions de degrés. Les matériaux ne peuvent pas maintenir le plasma aussi chaud, bien sûr, il est donc en lévitation avec des aimants.

Deux approches ont été conçues :l'une est appelée barrière de transport par les bords - elle façonne le plasma d'une manière qui l'empêche de s'échapper. L'autre approche s'appelle une barrière de transport interne, et c'est le type utilisé par les chercheurs travaillant au Superconducting Tokamak Advanced Research Center de Corée, le site de la nouvelle recherche. Il fonctionne en créant une zone de haute pression près du centre du plasma pour le garder sous contrôle.

Les chercheurs notent que l'utilisation de la barrière de transport interne donne un plasma beaucoup plus dense que l'autre approche, et c'est pourquoi ils ont choisi de l'utiliser. Une densité plus élevée, notent-ils, facilite la génération de températures plus élevées près du noyau. Cela conduit également à des températures plus basses près des bords du plasma, ce qui est plus facile pour l'équipement utilisé pour le confinement.

Lors de ce dernier test à l'installation, l'équipe a pu générer de la chaleur jusqu'à 100 millions de Kelvin et maintenir la réaction pendant 20 secondes. D'autres équipes ont généré des températures similaires ou ont maintenu leurs réactions pendant une durée similaire, mais c'est la première fois que les deux ont été atteints en une seule réaction.

Les chercheurs prévoient ensuite de moderniser leur installation pour tirer parti de ce qu'ils ont appris au cours des dernières années de recherche, en remplaçant certains composants, tels que les éléments en carbone sur les parois de la chambre par de nouveaux en tungstène, par exemple. + Explorer plus loin