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Le réacteur de fusion nucléaire pourrait être là dès 2025

Un réacteur de fusion nucléaire viable – un réacteur qui crache plus d’énergie qu’il n’en consomme – pourrait être là dès 2025.

C’est le résultat de sept nouvelles études, publiées le 29 septembre dans le Journal of Plasma Physics.

Si un réacteur à fusion atteint ce jalon, il pourrait ouvrir la voie à une production massive d’énergie propre.

Pendant la fusion, les noyaux atomiques sont forcés ensemble pour former des atomes plus lourds. Lorsque la masse des atomes résultants est inférieure à la masse des atomes qui sont entrés dans leur création, la masse en excès est convertie en énergie, libérant une quantité extraordinaire de lumière et de chaleur. La fusion alimente le soleil et les étoiles, car la puissante gravité de leur cœur fusionne l’hydrogène pour créer de l’hélium.

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Mais une énorme quantité d’énergie est nécessaire pour forcer les atomes à fusionner ensemble, ce qui se produit à des températures d’au moins 180 millions de degrés Fahrenheit (100 millions de degrés Celsius). Cependant, de telles réactions peuvent générer beaucoup plus d’énergie qu’elles n’en nécessitent. Dans le même temps, la fusion ne produit pas de gaz à effet de serre tels que le dioxyde de carbone, qui sont à l’origine du réchauffement climatique, ni ne génère d’autres polluants. Et le combustible pour la fusion – comme l’élément hydrogène – est suffisamment abondant sur Terre pour répondre à tous les besoins énergétiques de l’humanité pendant des millions d’années.

«La quasi-totalité d’entre nous s’est lancée dans cette recherche parce que nous essayons de résoudre un problème mondial vraiment sérieux», a déclaré l’auteur de l’étude Martin Greenwald, physicien des plasmas au MIT et l’un des principaux scientifiques qui développent le nouveau réacteur. « Nous voulons avoir un impact sur la société. Nous avons besoin d’une solution pour le réchauffement climatique – sinon, la civilisation est en difficulté. Cela pourrait aider à résoudre ce problème. »

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La plupart des réacteurs à fusion expérimentaux utilisent une conception russe en forme de beignet appelée tokamak. Ces conceptions utilisent des champs magnétiques puissants pour confiner un nuage de plasma, ou de gaz ionisé, à des températures extrêmes, suffisamment élevées pour que les atomes fusionnent. Le nouveau dispositif expérimental, appelé réacteur SPARC (Soonest / Smallest Private-Funded Affordable Robust Compact), est développé par des scientifiques du MIT et une société dérivée, Commonwealth Fusion Systems.

S’il réussit, SPARC serait le premier appareil à atteindre un « plasma brûlant », dans lequel la chaleur de toutes les réactions de fusion maintient la fusion sans qu’il soit nécessaire de pomper de l’énergie supplémentaire. Mais personne n’a jamais été en mesure d’exploiter la puissance de la combustion du plasma dans une réaction contrôlée ici sur Terre, et des recherches supplémentaires sont nécessaires avant que SPARC puisse le faire. Le projet SPARC, qui a été lancé en 2018, devrait commencer la construction en juin prochain, avec le démarrage du réacteur en 2025. C’est beaucoup plus rapide que le plus grand projet d’énergie de fusion au monde, connu sous le nom de réacteur expérimental thermonucléaire international (ITER), qui était conçu en 1985 mais pas lancé avant 2007; et bien que la construction ait commencé en 2013, le projet ne devrait pas générer de réaction de fusion avant 2035.

Un avantage que SPARC peut avoir par rapport à ITER est que les aimants de SPARC sont conçus pour confiner son plasma. SPARC utilisera des aimants supraconducteurs à haute température qui ne sont devenus disponibles dans le commerce qu’au cours des trois à cinq dernières années, bien après la conception d’ITER. Ces nouveaux aimants peuvent produire des champs magnétiques beaucoup plus puissants que ceux d’ITER – un maximum de 21 teslas, comparé au maximum d’ITER de 12 teslas. (En comparaison, le champ magnétique terrestre varie de 30 millionièmes à 60 millionièmes de tesla.)

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Ces puissants aimants suggèrent que le cœur du SPARC peut être environ trois fois plus petit en diamètre et 60 à 70 fois plus petit en volume que le cœur d’ITER, qui devrait mesurer 6 mètres de large. « Cette réduction spectaculaire de la taille s’accompagne d’une réduction du poids et du coût », a déclaré Greenwald à 45seconde.fr. « Cela change vraiment la donne. »

Dans sept nouvelles études, les chercheurs ont décrit les calculs et les simulations de supercalculateurs qui sous-tendent la conception du SPARC. Selon les études, SPARC devrait générer au moins deux fois plus d’énergie que 10 fois plus d’énergie que celle injectée.

La chaleur d’un réacteur à fusion générerait de la vapeur. Cette vapeur entraînerait alors une turbine et un générateur électrique, de la même manière que la plupart de l’électricité est produite aujourd’hui.

«Les centrales électriques à fusion pourraient remplacer individuellement les centrales à combustibles fossiles, et vous n’auriez pas à restructurer les réseaux électriques pour elles», a déclaré Greenwald. En revanche, les sources d’énergie renouvelables telles que le solaire et l’éolien «ne sont pas bien accueillies par la conception actuelle des réseaux électriques».

Les chercheurs espèrent en fin de compte que les centrales à fusion inspirées du SPARC produiraient entre 250 et 1000 mégawatts d’électricité. «Sur le marché actuel de l’électricité aux États-Unis, les centrales électriques génèrent généralement entre 100 et 500 mégawatts», a déclaré Greenwald.

SPARC ne produirait que de la chaleur, pas de l’électricité. Une fois que les chercheurs auront construit et testé le SPARC, ils prévoient de construire le réacteur ARC (Affordable Robust Compact), qui produirait de l’électricité à partir de cette chaleur d’ici 2035.

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« C’est très ambitieux, mais c’est l’objectif vers lequel nous travaillons », a déclaré Greenwald. « Je pense que c’est vraiment plausible. »

Publié à l’origine sur 45secondes.fr.

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