La société britannique First Light Fusion affirme avoir réalisé la fusion nucléaire avec une approche qui pourrait fournir une électricité propre et bon marché.
Plutôt que de s’appuyer sur des lasers coûteux, un équipement optique compliqué et des champs magnétiques, comme le font certaines conceptions de réacteurs à fusion, l’équipement de First Light tire à la place un projectile en tungstène à partir d’un canon à gaz sur une cible, qui est jetée dans une chambre.
On nous dit que ce projectile à grande vitesse dans un réacteur entièrement opérationnel touchera la cible mobile, qui contient une petite capsule de combustible au deutérium qui implosera à l’impact. Cette implosion rapide fusionne les atomes du carburant, libérant une impulsion d’énergie.
Cette énergie de fusion peut être absorbée par le lithium circulant dans la chambre, qui subit un échange de chaleur pour faire bouillir l’eau en vapeur, qui fait tourner une turbine pour entraîner un générateur qui produit de l’électricité. Le projectile serait tiré toutes les 30 secondes.
Vous pouvez voir une visualisation de cette conception de réacteur proposée ci-dessous.
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L’objectif est d’utiliser des composants facilement disponibles pour garder le système simple. Pour être clair, ce réacteur de production d’électricité est à peu près au stade du projet. First Light dit avoir montré à l’Agence britannique de l’énergie atomique l’ensemble de son fonctionnement et de sa modélisation et démontré un tir de fusion réussi au chien de garde du gouvernement. On nous dit que les régulateurs ont vu la preuve des neutrons émis que la fusion a été réalisée pendant le test.
Dans ce tir d’essai, le projectile a atteint 6,5 km/s (14 540 mph) avant d’atteindre la cible, nous dit-on.
Cette technologie est expérimentale. La percée est que cette conception est plus simple et « moins chère que les approches de fusion traditionnelles », selon First Light. La société prévoit ensuite de démontrer que son système est capable d’émettre plus d’énergie qu’il n’en met, ce qui montrera que son approche est viable pour la production d’électricité de masse.
« Notre approche de fusion est une question de simplicité », a déclaré le co-fondateur et PDG de First Light, Nick Hawker, dans un communiqué cette semaine. « Pour le dire simplement, nous pensons que la fusion par projectile est la voie la plus rapide vers une production d’énergie commercialement viable à partir de la fusion. »
Fondée en 2011 et issue de l’Université d’Oxford, First Light se concentre sur la fusion de projectiles, une idée proposée par les physiciens il y a des décennies. Au départ, on ne pensait pas que c’était une technique viable en raison de la nécessité de propulser des projectiles à des vitesses incroyablement élevées qui étaient difficiles et coûteuses à atteindre. Cependant, la nouvelle conception de cible de carburant de First Light pourrait lui permettre de générer des quantités importantes d’énergie de fusion sans accélérer le projectile à des vitesses complètement ridicules.
Tout sur la concentration
L’ingrédient secret réside dans la géométrie complexe de la cible, a expliqué Hawker Le registrequi concentre l’onde de choc de l’impact pour effondrer la capsule de combustible et créer la pression extrême nécessaire pour réaliser la fusion nucléaire et libérer de l’énergie.
La réaction de fusion deutérium-deutérium peut produire un isotope stable de l’hélium et un neutron, ou du tritium et un proton. Le tritium se forme également à partir du lithium lorsqu’il est bombardé de neutrons. Le tritium peut être consommé dans une réaction ultérieure de fusion deutérium-tritium qui émet un autre neutron et un isotope de l’hélium. Chaque fusion libère de l’énergie.
Contrairement au deutérium combustible, le tritium est radioactif – c’est un émetteur bêta – et un sous-produit que First Light essaie de réduire au minimum, mais en produit suffisamment pour soutenir la réaction de fusion dans la chambre.
« L’un des plus grands défis d’ingénierie est de produire suffisamment de tritium pour que la réaction soit autosuffisante », a déclaré Hawker. « Le tritium est radioactif et a une demi-vie de plus de 12 ans. C’est le plus grand risque pour la sécurité et nous pouvons minimiser les niveaux jusqu’à 100 grammes.
Dans son expérience, First Light a déclaré qu’il était capable de produire 50 neutrons. Hawker a déclaré que la quantité d’énergie libérée était « très faible » et que la société s’efforçait d’augmenter le nombre de neutrons de 1 000 fois lors de sa prochaine grande campagne.
Avant que la technologie puisse être utilisée pour alimenter les maisons, l’équipement de First Light doit produire une réaction de fusion capable de générer un billion (1018) neutrons ; À ce stade, une seule collision avec une cible de projectile pourrait apparemment libérer suffisamment d’énergie pour alimenter une maison britannique moyenne pendant plus de deux ans.
Sans l’utilisation de lasers et d’aimants coûteux, First Light pense que sa technologie sera d’un coût comparable à celui des énergies renouvelables et pourrait coûter moins de 50 dollars par mégawattheure.
Il faudra un certain temps avant que cela n’arrive. First Light construit une usine pilote pour étendre sa technologie cette décennie. Elle espère que les usines de production réelles seront opérationnelles dans les années 2030, chacune capable de produire 150 mégawatts d’électricité à un coût inférieur à 1 milliard de dollars par usine.
« Avec ce résultat, nous avons prouvé notre nouvelle méthode de travail de fusion inertielle et, plus important encore, nous avons prouvé notre processus de conception », a ajouté Hawker.
« La conception qui a permis d’obtenir ce résultat est obsolète depuis des mois. Une fois que nous avons atteint le maximum d’une idée, nous inventons la suivante, et cet incroyable voyage de découverte est ce qui est excitant.