Qu'est-ce que la fusion par confinement magnétique?

La fusion par confinement magnétique est une approche de la fusion nucléaire qui consiste à suspendre un plasma (gaz ionisé) dans un champ magnétique et à élever sa température et sa pression à des niveaux élevés. La fusion nucléaire est un type d'énergie nucléaire produite lorsque des noyaux atomiques légers - hydrogène, deutérium, tritium ou hélium - sont fusionnés à des températures et à des pressions élevées. 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 compense la tendance à l'effondrement gravitationnel.

Bien que l’humanité ait exploité l’énergie de fission - en décomposant des noyaux lourds - pour le nucléaire, une fusion réussie nous échappe encore. Jusqu'ici, chaque tentative de génération d'énergie de fusion consomme plus d'énergie qu'elle n'en produit. La fusion par confinement magnétique est l’une des deux approches populaires de la fusion nucléaire - l’autre est la fusion par confinement par inertie, qui consiste à bombarder une pastille de combustible avec des lasers de grande puissance. Il existe actuellement un projet de plusieurs milliards de dollars sur chaque voie - la National Ignition Facility aux États-Unis poursuit la fusion par confinement inertiel et le réacteur thermonucléaire expérimental international, un projet international, poursuit la fusion par confinement magnétique.

Les expériences de fusion par confinement magnétique ont commencé en 1951, lorsque Lyman Spitzer, physicien et astronome, a construit le Stellerator, un dispositif de confinement de plasma en forme de huit. Une avancée majeure est survenue en 1968, lorsque des scientifiques russes ont présenté au public le dessin du tokamak, un tore qui serait celui de la plupart des dispositifs de fusion par confinement magnétique à venir. En 1991, la construction du START (petit tokamak de petit format serré) au Royaume-Uni, d'un spheromak ou d'un tokamak sphérique, représentait un autre progrès. Les tests ont montré que ce dispositif était environ trois fois meilleur que la plupart des tokamaks pour initier des réactions de fusion, et les spheromaks continuent d'être un domaine d'investigation en cours dans la recherche sur la fusion.

Pour que les réactions de fusion soient efficaces, le centre d'un réacteur à tokamak doit être chauffé à des températures d'environ 100 millions de Kelvin. À des températures aussi élevées, les particules possèdent une énergie cinétique considérable et tentent constamment de s’échapper. Une recherche sur la fusion compare le défi de la fusion par confinement magnétique à celui de presser un ballon - si vous appuyez beaucoup d'un côté, il ressort d'un autre côté. Dans la fusion par confinement magnétique, ce "claquage" provoque la collision de particules à haute température avec la paroi du réacteur, en grattant des morceaux de métal selon un processus appelé "pulvérisation cathodique". Ces particules absorbent de l'énergie, abaissant la température totale du plasma confiné et rendant difficile l'obtention de la bonne température.

Si l’énergie 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 ce qu’une production commerciale d’énergie soit réalisée avant 2030.

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