Qu'est-ce que la fusion par confinement inertiel?
La fusion par confinement inertiel (ICF) est une méthode permettant de réaliser la fusion nucléaire en comprimant et en chauffant rapidement un matériau. Ce processus est généralement effectué avec des lasers de haute puissance, qui sont tous concentrés sur une petite pastille pour le chauffer rapidement. Le chauffage intense vaporise le matériau à l'intérieur de la pastille, créant une onde de choc suffisamment chaude et dense pour provoquer la fusion du matériau. Bien que la fusion par confinement inertiel n'ait pas encore produit plus d'énergie qu'elle n'en consomme, la recherche sur la manière de construire une source d'énergie commercialement viable est toujours en cours.
Les ingrédients de base d’une pastille de fusion à confinement inertiel sont le deutérium et le tritium, tous deux isotopes de l’hydrogène. La réaction de fusion entre le deutérium et le tritium étant beaucoup plus facile à réaliser que toute autre réaction, un réacteur à deutérium / tritium produisant de l'énergie est l'objectif principal de la recherche sur la fusion moderne. Ces pastilles sont très petites, pèsent beaucoup moins d'un gramme et sont insérées une à la fois dans le réacteur de fusion à confinement inertiel.
Une fois la pastille chargée, de très grands lasers sont utilisés pour la chauffer rapidement jusqu'à la température de fusion, à des millions de degrés Fahrenheit (Celsius). Le chauffage rapide de la couche externe de la pastille provoque sa vaporisation et son expansion rapide, ce qui exerce une pression sur l'intérieur de la pastille. Si les lasers fournissent suffisamment d'énergie, l'intérieur de la pastille sera comprimé assez rapidement pour induire la fusion nucléaire, ce qui rend la pastille plus chaude. Cette condition est appelée "inflammation" et constitue l'objectif de la plupart des expériences de fusion par confinement inertiel modernes.
La principale difficulté de la fusion par confinement par inertie est de fournir assez d’énergie à la pastille pour la chauffer à la température de fusion avant que la pastille ne se disperse dans l’espace. Pour produire de l'énergie à partir de la fusion, la réaction doit dépasser une valeur appelée critère de Lawson, qui donne le temps de confinement minimal nécessaire pour un volume de combustible donné. Cela nécessite de nombreuses mégajoules d'énergie à traverser le système laser en quelques microsecondes; le faire de manière fiable, sans consommer trop d'énergie, présente un énorme défi technique. Une nouvelle approche du problème de confinement appelée "allumage rapide" a été proposée, dans laquelle un seul éclat laser rapide enflamme le culot après qu'il a déjà été comprimé. Bien que cette approche semble prometteuse en théorie, elle n’a pas encore été testée avec succès.