Des chercheurs chinois ont réalisé une avancée significative dans le développement de l’énergie de fusion, dépassant avec succès une limite de densité longtemps maintenue dans les réacteurs expérimentaux. La percée réalisée au Tokamak supraconducteur expérimental avancé (EAST) démontre que les contraintes traditionnelles sur la densité du plasma – un facteur critique de l’efficacité de la fusion – peuvent être contournées grâce à un contrôle précis des conditions du réacteur. C’est important car l’augmentation de la densité du plasma est directement liée à une production d’énergie plus élevée, un défi clé pour rendre l’énergie de fusion viable.
La limite de Greenwald et pourquoi c’est important
Pendant des décennies, les physiciens de la fusion ont travaillé sous ce que l’on appelle la limite de Greenwald : une limite pratique au-delà de laquelle le plasma surchauffé a tendance à devenir instable et potentiellement endommager les composants du réacteur. Cela n’était pas considéré comme une loi stricte de la physique, mais plutôt comme un phénomène observé qui dictait jusqu’où la densité du plasma pouvait être poussée à l’intérieur d’un tokamak (un dispositif de confinement magnétique en forme de beignet) avant de s’effondrer.
Le problème ? Plus le plasma contient d’atomes, plus les réactions de fusion se produisent et donc plus la production d’énergie est élevée. Mais à mesure que la densité augmente, le plasma rayonne de l’énergie, se refroidit à ses limites et élimine les impuretés des parois du réacteur. Ces impuretés accélèrent le refroidissement, libérant davantage d’impuretés dans une boucle de rétroaction destructrice qui dégrade le confinement magnétique et arrête la réaction.
Le régime sans densité : une nouvelle approche
Des travaux théoriques récents suggèrent un moyen de contourner cette limite : contrôler les interactions plasma-paroi lors du démarrage du réacteur afin d’éviter l’accumulation d’impuretés. Une équipe dirigée par Ping Zhu et Ning Yan a testé cette théorie à EAST, en ajustant soigneusement la pression du gaz combustible et en appliquant un chauffage par résonance cyclotron électronique.
Le résultat ? Ils ont atteint des densités de plasma 65 % supérieures à la limite de Greenwald, en réduisant considérablement l’entrée d’impuretés de paroi dans le plasma. Il ne s’agit pas d’une élimination complète des limites de densité, mais cela prouve que la barrière traditionnelle n’est pas absolue.
Implications pour les futurs réacteurs à fusion
Cette découverte suggère que les réacteurs à fusion peuvent être conçus et exploités plus efficacement qu’on ne le pensait auparavant. En modifiant les processus opérationnels, les futurs appareils pourraient être capables de supporter des réactions à plus haute densité et à plus haute énergie. Les chercheurs continuent d’affiner leurs méthodes pour voir comment EAST fonctionne dans ces conditions améliorées.
“Les résultats suggèrent une voie pratique et évolutive pour étendre les limites de densité dans les tokamaks et les dispositifs de fusion de plasma brûlant de nouvelle génération”, explique Zhu.
Cette avancée est importante car elle élimine un obstacle majeur sur la voie d’une énergie de fusion durable, nous rapprochant ainsi d’une source d’énergie propre et pratiquement illimitée.
