Des chercheurs ont réalisé une percée majeure en surmontant une limite opérationnelle historique des tokamaks, ouvrant la voie à des avancées significatives vers l’énergie de fusion. En atteignant simultanément une densité très élevée et une qualité de confinement exceptionnelle, ils font progresser les efforts pour rendre l’énergie de fusion commercialement viable.
Science et Technologie
Pour que les centrales pilotes de fusion soient économiquement viables, il est crucial d’augmenter l’efficacité en maximisant la pression (produit de la température et de la densité) du carburant de fusion confiné magnétiquement. Bien que la température optimale du carburant soit définie par la physique et ne puisse être modifiée, la pression du carburant peut être maximisée en augmentant sa densité. Historiquement, la densité du carburant a été limitée par la conception des tokamaks. Désormais, les chercheurs du DIII-D National Fusion Facility ont réussi, pour la première fois, à dépasser cette limite de densité tout en maintenant une haute qualité de confinement.
Lire aussi :
- Des Physiciens Proposent une Installation de Stellarator Flexible aux USA
- ITER : Le Plus Grand Réacteur de Fusion au Monde
- Première Réaction de Fusion à Energie Positive Nette Réalisée en Chine
Impact de la Recherche
Cette recherche a permis d’atteindre une densité de plasma supérieure à un seuil clé ainsi qu’une qualité de confinement bien meilleure que celle obtenue avec une approche opérationnelle standard à haut confinement. Atteindre ces conditions simultanément est essentiel pour de nombreux designs de centrales à fusion économiquement viables. Historiquement, ces conditions étaient considérées comme mutuellement exclusives. De plus, l’approche opérationnelle a produit un bord de plasma relativement froid et stable, ce qui pourrait résoudre un problème courant des tokamaks.
Expériences et Découvertes
Les expériences fondamentales menées au DIII-D ont ouvert la voie à la future commercialisation de l’énergie de fusion, en particulier pour les centrales avancées basées sur les tokamaks. Les scientifiques ont expérimenté avec le scénario à haute bêta poloidale pour répondre à ce défi. Ce régime présente une géométrie magnétique auto-organisée avec une bonne qualité de confinement, une haute pression et un plasma auto-généré. Ils ont découvert que des gradients de densité de cœur accrus produisent une plus grande suppression des turbulences du plasma et une augmentation de la qualité du confinement, ce qui augmente la densité. Parallèlement, une densité accrue au bord du plasma supprime les instabilités typiques des plasmas à haut confinement et réduit la température du plasma près des parois environnantes, ce qui est extrêmement favorable pour la durabilité des parois dans une centrale de fusion.
Implications Futures
La réalisation simultanée d’une très haute densité et d’une qualité de confinement avec suppression des instabilités de bord suggère que ce régime pourrait être une solution pour des conceptions de centrales à fusion économiquement attractives. Les découvertes faites au DIII-D National Fusion Facility, opérée par General Atomics pour le compte du Département de l’Énergie des États-Unis, offrent des perspectives prometteuses pour le développement de la fusion comme source d’énergie propre, sûre et pratiquement illimitée.
