Qu'est-ce que la fusion magnétique de confinement?
La fusion magnétique du confinement est une approche de la fusion nucléaire qui implique de suspendre un plasma (gaz ionisé) dans un champ magnétique et d'augmenter sa température et sa pression à de grands niveaux. La fusion nucléaire est un type d'énergie nucléaire produite lorsque les noyaux atomiques légers - l'hydrogène, le deutérium, le tritium ou l'hélium - sont fusionnés ensemble à de grandes températures et pressions. Toute la lumière et la chaleur du soleil proviennent de réactions de fusion nucléaire en cours dans son noyau. C'est à travers cela que le soleil peut exister - la pression extérieure des réactions de fusion équilibre la tendance à l'effondrement gravitationnel.
Bien que l'humanité ait exploité l'énergie de fission - se séparer les noyaux lourds - pour l'énergie nucléaire, le pouvoir de fusion réussi nous échappe toujours. Jusqu'à présent, chaque tentative de génération de puissance de fusion consomme plus d'énergie qu'elle ne le produit. La fusion de confinement magnétique est l'une des deux approches populaires de la fusion nucléaire - l'autre est la fusion de confinement inertielle, qui implique de bombarder unPélleur de carburant avec lasers à puissance. Il existe actuellement un projet de plusieurs milliards de dollars qui poursuit chaque voie - la facilité nationale d'allumage aux États-Unis poursuit la fusion de confinement inertiel, et le réacteur expérimental thermonucléaire international, un projet international, poursuit la fusion de confinement magnétique.
Des expériences dans la fusion de confinement magnétique ont commencé en 1951, lorsque Lyman Spitzer, physicien et astronome, a construit le stellerator, un dispositif de confinement plasma en forme de huit. Une percée majeure est survenue en 1968, lorsque les scientifiques russes ont présenté la conception de Tokamak au public, un tore qui serait la conception de plus de dispositifs de fusion de confinement magnétiques à venir. En 1991, il y a eu un autre pas en avant avec la construction du démarrage (petit rapport d'aspect serré Tokamak) au Royaume-Uni, un sphhéromak ou un tokamak sphérique. Les tests ont montré que cet appareil était environ trois foiss mieux que la plupart des tokamaks pour lancer des réactions de fusion, et les sphétromaks continuent d'être un domaine d'investigation en cours sur la recherche de fusion.
Pour que les réactions de fusion soient efficaces, le centre d'un réacteur Tokamak doit être chauffé à des températures d'environ 100 millions de kelvin. À des températures aussi élevées, les particules ont une énergie cinétique énorme et essaient constamment de s'échapper. Une recherche de fusion compare le défi de la fusion magnétique de confinement à celle de la pressage d'un ballon - si vous appuyez dur d'un côté, il sort simplement sur un autre. Dans la fusion de confinement magnétique, cette "saut" provoque une collision de particules à haute température avec la paroi du réacteur, grattant les bits de métal dans un processus appelé «pulvérisation». Ces particules absorbent l'énergie, abaissant la température totale du plasma confiné et rendent la réalisation de la bonne température difficile.
Si la puissance de fusion pouvait être maîtrisée, elle pourrait devenir une source d'énergie inégalée pour l'humanité, mais même les chercheurs les plus optimistes ne s'attendent pas à la production d'électricité commerciale avant 2030.