SCIENCES ET VIE 🔵 Fusion nuclĂ©aire : un rĂ©acteur Ă©tablit un record mondial de production d’énergie – Shango Media
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SCIENCES ET VIE 🔵 Fusion nucléaire : un réacteur établit un record mondial de production d’énergie

Fusionner les atomes

La fusion nucléaire est le résultat de la fusion de deux noyaux atomiques légers pour former un noyau plus lourd. Ce processus nécessite évidemment des conditions extrêmes.

Les noyaux atomiques légers, généralement des isotopes d’hydrogène tels que le deutérium et le tritium, sont d’abord chauffés à des températures extrêmement élevées, de l’ordre de millions de degrés Celsius, transformant leur état en un plasma chaud.

À de telles températures, les particules dans le plasma acquièrent une énergie cinétique élevée, surmontant la force de répulsion électrostatique entre les noyaux positifs. Cela permet aux noyaux de se rapprocher suffisamment pour que la force nucléaire forte les unisse.

Lorsque les noyaux légers fusionnent, ils forment un noyau plus lourd, souvent un hélium. Ce processus libère alors une quantité massive d’énergie selon la célèbre équation d’Einstein, E=mc^2, où E représente l’énergie, m la masse et c la vitesse de la lumière.

L’énergie libérée se manifeste sous forme de photons gamma et de particules subatomiques. Cette énergie peut être alors capturée et convertie en électricité, fournissant ainsi une source d’énergie.

Une Ă©nergie propre et abondante

Sur Terre, les scientifiques cherchent à maîtriser cette réaction de fusion nucléaire pour créer une source d’énergie propre et abondante.

En effet, la fusion nucléaire ne produit pas de déchets nucléaires à longue durée de vie, comme c’est le cas avec la fission nucléaire utilisée dans les centrales nucléaires actuelles. Les déchets de fusion sont généralement moins radioactifs et perdent leur dangerosité plus rapidement.

Les matériaux nécessaires à la fusion nucléaire, tels que le deutérium et le tritium (isotopes de l’hydrogène), sont également relativement abondants sur Terre. Le deutérium peut être extrait de l’eau des océans, tandis que le tritium peut être produit à partir du lithium, qui est également assez répandu.

Cependant, reproduire ces conditions extrêmes sur Terre reste un défi technique considérable. Des projets tels que le Joint European Torus (JET) explorent ces possibilités. D’ailleurs, ce dernier s’est récemment illustré en établissant un nouveau record de production d’énergie.

fusion nucléaire

Illustration d’un Tokamak en action. Crédits : Peter Hansen/istock

Comment fonctionne la structure ?

Le Joint European Torus (JET) est un réacteur expérimental situé à Culham, près d’Abingdon, au Royaume-Uni, conçu pour être un précurseur au réacteur de fusion expérimental international ITER, actuellement en construction à Cadarache, en France. ITER est un projet beaucoup plus ambitieux visant à démontrer la viabilité énergétique de la fusion nucléaire à grande échelle.

Le JET est un type de réacteur appelé tokamak. Il s’agit d’une chambre toroïdale dans laquelle le plasma est confiné et chauffé par des champs magnétiques.

Dans le détail, la forme toroïdale est essentiellement celle d’un tore, qui ressemble à une chambre annulaire. Dans le contexte des tokamaks, cela crée une configuration où le plasma peut être maintenu en suspension dans la forme d’un anneau.

Les bobines magnétiques ont de leur côté deux fonctions principales : d’abord, elles maintiennent le plasma en suspension et l’empêchent de toucher les parois de la chambre (ce qui causerait des pertes d’énergie), et deuxièmement, elles confinent le plasma dans une configuration qui facilite la fusion nucléaire.

69,26 mégajoules de chaleur

Cela étant dit, lors des récents essais, le Joint European Torus (JET) a établi un nouveau record en produisant 69,26 mégajoules de chaleur. Ce résultat a été obtenu en utilisant seulement 0,21 milligramme de combustible. Pour mieux comprendre l’ampleur de cette réalisation, cela équivaut à la production d’énergie générée par la combustion de deux kilogrammes de charbon.

En d’autres termes, le JET a démontré une efficacité exceptionnelle en générant une quantité considérable de chaleur à partir d’une infime quantité de combustible.

Bien que ce nouveau record du Joint European Torus (JET) ait produit une quantité d’énergie totale plus importante que toutes les réactions de fusion précédentes, il est crucial de noter qu’il ne s’agit pas d’une énergie positive nette. En d’autres termes, la quantité d’énergie générée par cette réaction reste encore inférieure à celle nécessaire pour initier et maintenir le processus de fusion.

MalgrĂ© cette performance prometteuse, l’objectif final demeure d’atteindre une fusion nuclĂ©aire capable de produire plus d’énergie qu’elle n’en consomme, un seuil appelĂ© « Ă©nergie positive nette Â».

Comprendre les effets du plasma sur la structure

Peu après ce test record en décembre 2023, le Joint European Torus (JET) a cependant été mis hors service. Les chercheurs entament maintenant la phase de démontage du réacteur, un processus prévu jusqu’en 2040. Cette étape permettra d’obtenir des informations cruciales sur l’impact des explosions de plasma renégat sur la structure interne du tokamak. Ces dernières se produisent lorsque des perturbations imprévues dans le plasma peuvent entraîner des déviations importantes par rapport au confinement magnétique habituel.

Comprendre ces phénomènes sera donc essentiel pour améliorer la stabilité et l’efficacité des réacteurs de fusion nucléaire. Les informations recueillies pendant le processus de démontage du JET contribueront ainsi à orienter les futures avancées dans le domaine de la fusion nucléaire contrôlée, en fournissant des données cruciales sur la réaction du tokamak à ces événements perturbateurs.

Source : ScienceAlert

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