Les améliorations apportées au réacteur à fusion du « Soleil artificiel » coréen ont produit un autre résultat record, avec de nouveaux composants capables de mieux résister à des températures extrêmes et de maintenir une boule tourbillonnante de plasma à 100 millions de degrés pendant près de 50 secondes.
Il s’agit d’un bond de près de 20 secondes par rapport au réacteur coréen de recherche avancée tokamak supraconducteur (KSTAR), qui a été battant ses propres records au cours des dernières années pendant combien de temps il peut générer et contenir du plasma incroyablement chaud dans sa coque en forme de beignet.
À 100 millions de degrés Celsius, les isotopes lourds de l’hydrogène présents dans le plasma (un nuage chaud de gaz ionisé) sont forcés de fusionner, libérant ainsi de l’énergie. d’une manière similaire à ce qui se passe au cœur du Soleil. Cependant, le défi pour la fusion nucléaire – qui promet une énergie plus propre et presque illimitée – consiste à contenir cette boucle de plasma tordue à l’aide de champs magnétiques.
Le dernier résultat de KSTAR est impressionnant car il fait face à certains défis clés sur la voie de puissance de fusionbien que autres réacteurs à fusion dans la même classe de technologie ont repoussé les limites encore plus loin.
En testant les nouveaux composants, KSTAR ouvre la voie au Réacteur expérimental thermonucléaire international (ITER) – qui pourrait devenir le plus grand réacteur à fusion tokamak au monde s’il parvient à surmonter explosions budgétaires et les obstacles techniques.
Nouveau record de KSTAR – annoncé par l’Institut coréen de l’énergie de fusion (KFE) la semaine dernière – découle des améliorations apportées en 2023 au diverteur du réacteur, un composant qui gère les températures les plus chaudes à l’intérieur du réacteur tout en évacuant les déchets.
Le diverteur de KSTAR est désormais constitué de tungstènequi a un point de fusion très élevé mais n’absorbe pas le combustible plasma comme une éponge ou réagir avec elle comme le feraient les anciens diverteurs à base de carbone.
L’installation des nouveaux déflecteurs a été terminé l’année dernièrecontribuant ainsi à prolonger le temps de fusion record de KSTAR à 48 secondes au cours de sa dernière exécution de 3 mois, contre une demi-minute en 2021.
« Bien qu’il s’agisse de la première expérience réalisée dans l’environnement des nouveaux diverteurs en tungstène, des tests matériels approfondis et une préparation de campagne nous ont permis d’obtenir des résultats dépassant ceux des précédents records KSTAR en peu de temps », Si-Woo Yoon, directeur du centre de recherche KSTAR. , expliqué dans une déclaration.
Cependant, les performances du divertor à des températures sept fois celle du Soleil devait être prouvé; ce n’était en aucun cas une chose sûre.
Les chercheurs du KFE attendu il fonctionne un peu comme un détourneur à base de carbone, mais il y avait un risque que le le tungstène pourrait se briser ou que la nouvelle configuration ne parviendrait pas à générer du plasma. Non seulement le matériau du divertor a changé, mais aussi sa forme.
« Au début de la campagne, la température de la paroi intérieure du tokamak n’a pas bien augmenté », dit Hyunseok Kim, physicien du KFE, mais les chercheurs ont pu s’adapter rapidement aux nouvelles conditions de fonctionnement pour lutter contre le plasma avec les champs magnétiques.
Le diverteur en tungstène ce n’était pas la seule mise à niveau contribuant également à améliorer les performances de KSTAR. Les chercheurs du KFE, en collaboration avec le laboratoire de physique des plasmas de Princeton du ministère américain de l’Énergie, et écrire dans Communications naturelles en février, ils ont décrit comment ils avaient trouvé un moyen de stabiliser les faiblesses au bord du plasma causées par de minuscules défauts dans les bobines magnétiques qui maintiennent le plasma en place.
Cette amélioration a conduit à une deuxième étape : contenir le plasma dans un état hautement efficace appelé confinement élevé ou « mode H » pendant 102 secondes. Les tentatives précédentes étaient limitées à quelques secondes avant que les performances ne chutent considérablement.
Idéalement, une centrale à fusion pleinement opérationnelle fonctionnerait à des températures critiques en mode H pendant des périodes suffisamment longues pour générer une source d’énergie durable. Ces réalisations représentent une étape monumentale vers cet objectif.
Hyeon-seon Han, physicien des plasmas au sein de l’équipe de recherche sur les scénarios haute performance du KFE, dit l’équipe examine actuellement ce dernier lot de données expérimentales, qui alimenteront les préparatifs d’ITER, rassemblant leurs résultats en vue de leur publication, et planifier leur prochaine campagne.
Han espère qu’ils pourront bientôt franchir la barre des 50 secondes pour atteindre l’objectif ultime du projet : atteindre 300 secondes de fonctionnement plasma à des températures supérieures à 100 millions de degrés d’ici fin 2026.
C’est six fois plus long que le record actuel de KSTAR, et encore quelques minutes de moins que le réacteur expérimental avancé supraconducteur tokamak (EAST) de Chine, qui, depuis avril de l’année dernière, pouvait générer et entretenir du plasma pendant presque sept minutes.
Mais il faut d’énormes quantités d’énergie pour alimenter les réacteurs à fusion et générer des réactions plasmatiques même pendant quelques secondes – leur capacité à générer une énergie propre en abondance est donc toujours plusieurs décennies loin.
