Dans le cadre d’une réalisation scientifique majeure, les chercheurs de l’installation conjointe European Torus (JET) ont établi un record énergétique mondial de 69 mégajoules libérés sous forme d’énergie de fusion soutenue et contrôlée. Un nouvel élan pour le futur grand réacteur européen ITER.
Depuis les années 1950, les scientifiques tentent de garantir que la fusion nucléaire génère plus d’énergie qu’elle n’en consomme pour la produire, et en décembre 2022, des chercheurs du Lawrence Livermore National Laboratory (Californie) sont parvenus à un réalisation historique. Pour la première fois, ils ont obtenu plus d’énergie que le combustible absorbé pour la créer : 3 mégajoules d’énergie en utilisant seulement deux, ce qui implique un gain d’énergie de 50 %.
Dans la fusion nucléaire, l’énergie est libérée lorsque les noyaux des atomes se combinent ou fusionnent pour former un noyau plus grand. C’est ainsi que le Soleil produit de l’énergie. Cependant, dans la fission nucléaire, utilisée dans les centrales nucléaires, les noyaux se séparent pour former des noyaux plus petits, libérant ainsi de l’énergie.
Les réactions de fusion, contrairement aux réactions de fission, ne produisent ni carbone ni déchets radioactifs de longue durée, et peuvent devenir une source de production d’électricité pratiquement inépuisable, puisque leur combustible est constitué de deux isotopes de l’hydrogène (deutérium et tritium), très abondantes dans la nature en raison de la forte proportion d’eau à la surface de la Terre. Ce sont tous des avantages et le seul problème à résoudre est de savoir comment obtenir un gain énergétique net grâce à la fusion nucléaire.
Un nouveau pas vers la fusion
Dans ce processus visant à atteindre le Saint Graal dans la production d’énergie, un autre événement important est survenu : le réacteur à fusion. Tore européen commun (JET) de Grande-Bretagne vient d’établir un record énergétique lors de sa dernière expérience.
Il a obtenu 69 mégajoules d’énergie à partir de seulement 0,2 milligramme de combustible deutérium-tritium. Cela signifie qu’elle a permis d’obtenir plus d’énergie que toute autre expérience de fusion précédente : ce record équivaut à l’énergie libérée par la combustion de 2 kilogrammes de charbon, expliquent les chercheurs.
Cependant, il devait utiliser plus d’énergie pour chauffer le plasma que celle produite par la fusion nucléaire, il n’y avait donc aucun gain d’énergie net, comme l’avait fait le Lawrence Livermore National Laboratory.
Cependant, le record du JET représente 20 fois la quantité d’énergie libérée au Lawrence Livermore National Laboratory, qui a utilisé une approche différente de la fusion pour produire plus d’énergie que celle absorbée par le combustible. La nouvelle réalisation de l’équipe JET dépasse ses précédents records du monde de 59 mégajoules (2022) et 22,7 mégajoules (1997).
Les scientifiques du JET ont pu reproduire de manière fiable les conditions de fusion nécessaires au nouvel enregistrement dans plusieurs impulsions expérimentales, démontrant ainsi la compréhension et le contrôle qu’ils ont acquis sur les processus de fusion complexes, expliquent les chercheurs.
Objectif : ITER
Le point culminant de cette réalisation est qu’elle fournit des informations importantes pour le futur réacteur européen à grande échelle ITER (Thermonuclear Experimental Reactor), l’expérience de fusion la plus grande et la plus avancée au monde, fondée en 2007 et avec la collaboration de 35 pays (dont Espagne).
ITER, encore en construction, a parmi ses objectifs de réaliser la fusion nucléaire avec un gain net d’énergie, ainsi que de maintenir la fusion pendant de longues périodes, objectifs que la nouvelle expérience contribue à atteindre.
« Ce que nous avons réalisé en termes de scénarios opérationnels pour ITER est peut-être encore plus intéressant pour moi que le bilan », Expliquer le responsable du Groupe de Travail Exploitation des Tokamak d’EUROfusion, Emmanuel Joffrindu CEA, membre français d’EUROfusion.
« Nous avons non seulement démontré comment atténuer la chaleur intense circulant du plasma vers les gaz d’échappement, mais nous avons également montré dans JET comment nous pouvons amener le bord du plasma à atteindre un état stable, empêchant ainsi les sursauts d’énergie d’atteindre la paroi. Les deux techniques visent à protéger l’intégrité des parois des futures machines. « C’est la première fois que nous pouvons tester ces scénarios dans un environnement deutérium-tritium », ajoute-t-il.
Une plus grande confiance
Des améliorations spécifiques au cours de la dernière décennie ont rapproché les spécifications techniques du JET de celles d’ITER, permettant ainsi des études qui permettront à cette future machine de commencer à fonctionner dès sa mise en service.
Dr. Fernanda Riminiresponsable des opérations scientifiques du JET, déclare : « Nous pouvons créer de manière fiable des plasmas de fusion en utilisant le même mélange de combustibles que celui utilisé par les centrales électriques commerciales à énergie de fusion, démontrant ainsi l’expertise avancée développée au fil du temps. »
Les protagonistes de cette réalisation estiment qu’elle suscite une plus grande confiance dans le développement de l’énergie de fusion. « Au-delà d’établir un record, nous avons réalisé des choses que nous n’avions jamais faites auparavant et avons ainsi approfondi notre compréhension de la physique de la fusion », explique le professeur. Ambrogio Fasolidirecteur de programme (PDG) d’EUROfusion.
JET est l’expérience de fusion la plus grande et la plus réussie au monde et un centre de recherche central du programme européen de fusion. La machine est basée sur le campus de l’UKAEA à Culham, au Royaume-Uni, et constitue une installation collective utilisée par les chercheurs européens en fusion sous la direction du consortium. EUROfusion.