Un « soleil artificiel » chinois atteint 100 millions de degrés Celsius, un jalon dans la fusion nucléaire

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Les scientifiques nucléaires chinois ont franchi une étape importante dans la quête mondiale visant à exploiter l’énergie de la fusion nucléaire, un processus qui se produit naturellement au sein du soleil.

L’équipe de scientifiques de l’Institut chinois de physique des plasmas a annoncé cette semaine que le plasma, dans son Tokamak supraconducteur expérimental avancé (EAST) – surnommé « soleil artificiel » – avait atteint 100 millions de degrés Celsius, une température requise pour maintenir une réaction de fusion produisant plus d’énergie qu’il n’en faut pour la maintenir. Bien qu’une telle performance fut atteinte en 1985 par le réacteur états-unien Tokamak Fusion Test Reactor (TFTR) sur le site de l’université de Princeton dans le New Jersey, puis largement dépassée en 1986 avec 200 millions de degrés.

Pour mettre cela en perspective, la température au cœur du soleil est d’environ 15 millions de degrés Celsius, ce qui rend le plasma du « soleil artificiel » six fois plus chaud que l’original.

Il s’agit d’une étape importante pour le programme de fusion nucléaire chinois et une solution aux problèmes énergétiques mondiaux. Il s’agit d’une production d’énergie continue à très grande échelle, sans émissions de gaz à effet de serre et sans déchets radioactifs à longue durée de vie… à condition que l’on puisse l’exploiter.

Les réacteurs de fusion nucléaire évitent également les risques associés aux réacteurs de fission nucléaires actuellement employés.

Alors, comment la Chine a-t-elle réussi à s’en sortir ?

Alors que les centrales nucléaires actuelles reposent sur la fission nucléaire – une réaction en chaîne dans laquelle des atomes d’uranium sont scindés pour libérer de l’énergie – la fusion nucléaire a effectivement l’effet inverse en forçant la fusion des atomes.

Un moyen d’y parvenir sur Terre consiste à utiliser ce que l’on appelle un tokamak, un appareil conçu pour reproduire le processus de fusion nucléaire qui se produit naturellement dans le Soleil et les étoiles pour générer de l’énergie.

L’EAST (Experimental Advanced Superconducting Tokamak) qui a réalisé cet exploit de 100 millions de Celsius mesure 11 mètres de haut, 8 mètres de diamètre et pèse environ 360 tonnes.

Il utilise un anneau pour contenir les isotopes lourds et super-lourds – les variations atomiques – de l’hydrogène appelé deutérium et tritium.

Les isotopes sont chauffés par des courants électriques puissants dans le tokamak, ce qui arrache les électrons de leurs atomes et forme un plasma chargé d’ions hydrogène.

De puissants aimants tapissant les parois internes d’EAST contiennent ensuite le plasma dans une zone minuscule afin de maximiser les risques de fusion des ions.

Lorsque les ions fusionnent, ils dégagent une grande quantité d’énergie, qui peut ensuite être exploitée pour faire fonctionner une centrale électrique et produire de l’électricité.

L’équipe scientifique chinoise a déclaré qu’elle était capable d’atteindre cette température grâce à l’utilisation de nouvelles techniques de chauffage et de contrôle du plasma, mais qu’elle ne pouvait la maintenir que pendant 10 secondes environ.

Une expérimentation en marge de l’ITER

Les résultats obtenus par l’EAST pourraient être importants pour la mise au point de la prochaine grande expérience de fusion nucléaire mondiale : le réacteur expérimental thermonucléaire international (ITER).

Actuellement en construction dans le sud de la France avec la collaboration de 35 pays, dont la Chine, l’ITER devrait être le premier dispositif de fusion expérimental à produire de l’énergie nette, soit 10 fois plus que la puissance nécessaire à son fonctionnement, selon le site Web du projet.

ITER est un projet de réacteur de recherche civil à fusion nucléaire situé à Saint- Paul-lez-Durance.

Bien que l’ITER ne soit qu’une installation expérimentale et n’utilise pas l’énergie de fusion pour créer de l’électricité, son succès pourrait ouvrir la voie à de futures centrales de fusion nucléaire.

Dans la mesure où l’EAST a une conception similaire à l’ITER mais à une échelle beaucoup plus petite, il est probable qu’il constitue un étape test importante lors du développement d’ITER dont la mise en service est prévue en 2025.

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