Une campagne expérimentale récemment terminée au stellarator Wendelstein 7-X au Max Planck Institute for Plasma Physics (IPP) à Greifswald, en Allemagne, a battu des records de fusion précédents et établi un nouveau référence pour les performances des réacteurs.
Fusion nucléaire Offre une promesse alléchante d’énergie propre illimitée. En fracant des isotopes (ou des versions différentes) de l’hydrogène à des températures incroyablement élevées, le plasma surchauffé des électrons et les ions qui en résulte se fusionne dans des atomes plus lourds, libérant une quantité phénoménale d’énergie dans le processus.
Cependant, bien que cette réaction de fusion soit autonome sous les températures et les pressions extraordinaires dans les étoiles, la recréation de ces conditions sur Terre est un énorme défi technique – et les concepts de réacteur actuels consomment encore plus d’énergie qu’ils ne peuvent produire.
Les stellaires sont l’un des conceptions de réacteurs les plus prometteurs, ainsi nommées pour leur mimétisme de réactions au soleil. Ils utilisent de puissants aimants externes pour contrôler le plasma à haute énergie dans une chambre à vide en forme d’anneau et maintenir une pression stable et à haute pression. Contrairement aux réacteurs Tokamak plus simples – qui passent un courant élevé à travers le plasma pour générer le champ magnétique requis – les aimants externes des stellaires sont meilleurs pour stabiliser le plasma à travers les réactions de fusion, une fonctionnalité qui sera finalement nécessaire lors de la traduction de la technologie en centrales commerciales.
Dans les expériences récentes, le stellaire W7-X a surpassé les repères précédents fixés par les réacteurs Tokamak découverts JT60U au Japon et Jet au Royaume-Unisurtout pendant combien de temps le plasma peut être maintenu.
Plus particulièrement, l’équipe internationale a révélé que le réacteur avait atteint un nouveau produit triple record – une métrique clé pour le succès des générateurs de puissance de fusion. Le triple produit est une combinaison de la densité des particules dans le plasma, de la température requise pour que ces particules fusionnent et du temps de confinement de l’énergie (une mesure de la façon dont l’énergie thermique est maintenue par le système). Une certaine valeur minimale appelée le critère de Lawson marque le point auquel la réaction produit plus d’énergie qu’elle n’utilise et devient auto-entretenue, donc un produit triple plus élevé indique une réaction plus efficace.
« Le nouveau record est une réalisation formidable de l’équipe internationale », a déclaré Thomas Klinger, chef des opérations chez Wendelstein 7-X et chef de la dynamique et du transport du stellarator à l’IPP dans une déclaration. « L’élévation du triple produit aux niveaux de Tokamak lors d’impulsions de plasma longs marque une autre étape importante sur le chemin vers un stellaire capable de puissance. »
La clé du succès de cette dernière étape était le développement d’un nouvel injecteur de culot de carburant qui combinait le ravitaillement continu du réacteur avec un chauffage pulsé pour maintenir la température du plasma requise. Sur une période de 43 secondes, 90 pastilles d’hydrogène congelées ont été tirées dans le plasma jusqu’à 2 600 pieds (800 mètres) par seconde, à peu près la vitesse d’une balle. Des impulsions pré-programmées de micro-ondes puissants ont chauffé le plasma, qui a atteint une température de pointe de 30 millions de degrés C, et cette coordination entre les impulsions micro-ondes et l’injection de granulés s’étendait cruciale combien de temps le plasma pouvait être maintenu de manière stable.
Cette même campagne a également augmenté le renouvellement énergétique de la réaction à 1,8 gigajoules sur une course de six minutes, brisant le record précédent du réacteur de 1,3 gigajoules à partir de février 2023. Le chiffre d’affaires de l’énergie est une combinaison de la puissance de chauffage et de la durée du plasma d’un réacteur de fusion et d’une indication de la capacité de la réactive à maintenir le plasma à haute énergie. Il s’agit donc d’un autre paramètre crucial pour le fonctionnement futur de la centrale électrique. La nouvelle valeur dépasse même Le dossier atteint par le Tokamak supracondulant avancé expérimental (Est) en Chine plus tôt cette annéeévitant davantage le potentiel des stellaires.
« Les enregistrements de cette campagne expérimentale sont bien plus que de simples nombres. Ils représentent un pas en avant significatif dans la validation du concept stellarator – ont été possibles grâce à une collaboration internationale exceptionnelle », a résumé Robert Wolf, responsable du chauffage et de l’optimisation du stellarator chez IPP.
