Les conceptions de réacteurs à fusion à « longues jambes » font référence à des concepts qui ont le potentiel d’un fonctionnement soutenu à long terme. Ces conceptions visent à surmonter les défis associés aux conceptions traditionnelles de réacteurs à fusion et se caractérisent souvent par des approches innovantes en matière de confinement du plasma, d'efficacité énergétique et de science des matériaux. Voici quelques modèles prometteurs de réacteurs à fusion à longues jambes :

1. Stellarateurs :

Les Stellarators sont des modèles de réacteurs à fusion qui utilisent une configuration de champ magnétique torsadé pour confiner le plasma. Contrairement aux tokamaks, qui reposent sur un champ magnétique toroïdal, les stellarateurs offrent l’avantage d’un fonctionnement continu sans nécessiter de courant externe. Les modèles Stellarator tels que le Wendelstein 7-X en Allemagne et le stellarator Helias à Greifswald, en Allemagne, sont activement développés et étudiés pour leur potentiel à long terme.

2. Tokamaks sphériques :

Les tokamaks sphériques sont des conceptions de tokamak compactes et à bêta élevé qui ont un rapport d'aspect plus petit (rapport entre le rayon majeur et le rayon mineur) par rapport aux tokamaks traditionnels. Cette conception compacte permet une pression de plasma accrue et une densité de puissance de fusion potentiellement plus élevée. Les tokamaks sphériques comme le NSTX-U du laboratoire de physique des plasmas de Princeton aux États-Unis et le MAST-U du Culham Center for Fusion Energy au Royaume-Uni explorent le fonctionnement à impulsions longues et en régime permanent.

3. Réacteurs miroirs tandem :

Les réacteurs à miroir tandem sont des concepts de réacteurs à fusion qui combinent les principes des miroirs magnétiques et du confinement pour obtenir un fonctionnement continu. Ils utilisent une série de miroirs magnétiques pour confiner le plasma axialement, permettant ainsi une meilleure stabilité du plasma. Les conceptions de réacteurs à miroir tandem, telles que le Tandem Mirror Experiment-Upgrade (TMX-U) de l'Université de Californie à Berkeley, et le miroir tandem GAMMA 10 au Japon, ont démontré des résultats prometteurs en termes de confinement et de stabilité du plasma.

4. Configurations inversées sur le terrain (FRC) :

Les configurations à champ inversé sont des conceptions compactes de réacteurs à fusion qui utilisent une structure de champ magnétique auto-organisée à bêta élevé. Les FRC ont le potentiel de confiner le plasma à haute température et de fonctionner en régime permanent. Des installations de recherche telles que l'expérience FRC-2 du Massachusetts Institute of Technology (MIT) et l'expérience TPE-RX de l'Université de Tokyo étudient le comportement et la stabilité des FRC.

5. Énergie de fusion inertielle (IFE) :

Les approches IFE impliquent l’utilisation de lasers à haute énergie ou de faisceaux de particules pour comprimer et chauffer une pastille de combustible, déclenchant ainsi la fusion inertielle. Bien qu’il ne s’agisse pas d’une conception à long terme dans le sens d’un fonctionnement continu, les réacteurs IFE ont le potentiel d’obtenir des rendements de fusion élevés et pourraient potentiellement être pulsés à un taux de répétition élevé. Des installations telles que le National Ignition Facility (NIF) du Lawrence Livermore National Laboratory aux États-Unis et le Laser Mégajoule (LMJ) en France poursuivent activement la recherche sur l'IFE.

Ces conceptions de réacteurs à fusion à longues jambes représentent des voies prometteuses pour obtenir une énergie de fusion durable. Cependant, il est important de noter que chaque conception présente ses propres défis et limites, et que des recherches et développements importants sont encore nécessaires avant de pouvoir réaliser une énergie de fusion commerciale.