Fusion nucléaire : des scientifiques ont réussi à contrôler des instabilités du plasma

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Parmi les défis que la fusion nucléaire doit encore surmonter, celui du confinement magnétique vient de connaître une avancée : des scientifiques du laboratoire de physique des plasmas de Princeton ont réussi à contrôler des instabilités du plasma en fusion.

A l’inverse de la fission nucléaire qui casse un noyau lourd pour en faire deux plus légers, la fusion, processus qui alimente le cœur des étoiles, consiste à assembler deux noyaux atomiques légers pour en faire un plus lourd. Reproduire les conditions menant à la fusion est un défi, car ces réactions ont lieu à des pressions et températures extrêmes, qui atteignent des centaines de millions de degrés Celsius. Dans de telles conditions, la matière est confinée par un champ magnétique sous forme de plasma, du gaz ionisé sous l'effet de la chaleur, dans lequel circulent librement électrons et noyaux atomiques.

Or, le champ magnétique qui confine le plasma possède des irrégularités, infimes, mais qui suffisent à faire dériver la matière en fusion, puis disparaître la réaction de fusion. Une étude publiée dans la revue explicite une méthode prometteuse qui permettrait de compenser ces irrégularités.

Le confinement magnétique, pour contenir et maintenir la réaction

Pour déclencher une réaction de fusion, la méthode utilisée par les chercheurs consiste à confiner les particules du plasma par un champ magnétique, notamment à l’aide de tokamaks (acronyme russe signifiant "chambre toroïdale avec bobines magnétiques"). Ce sont des structures en forme d’anneaux, appelées tores, autour desquelles sont installées des bobines qui créent un champ magnétique.

Construction des bobines poloïdales qui généreront le champ magnétique dans le tokamak "International Thermonuclear Experimental Reactor" (ITER) à Saint-Paul-les-Durance, dans le Sud de la France. Crédits : CLEMENT MAHOUDEAU / AFP

L’idée est de maintenir les particules chargées du plasma sur des trajectoires fermées, sans qu’elles ne se rapprochent ni trop du centre de l'anneau, ni des parois externes. L'utilisation du champ magnétique, combinée à un apport de chaleur par les parois externes, permet à la fois de chauffer le plasma à des températures favorables à la fusion nucléaire, et de le maintenir confiné. Pour le moment[...]

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