Fusion nucléaire: les Américains font une percée majeure avec un « plasma brûlant »

Des physiciens américains ont confirmé avoir atteint l’an dernier un stade de la fusion nucléaire appelé « plasma brûlant ». Le plasma brûlant se produit lorsque les réactions de fusion deviennent la source dominante de chaleur dans le processus, plutôt que l’énergie fournie par l’extérieur. Ce résultat d’une expérience, publié dans la revue scientifique Nature et repris par la BBC, est considéré comme une percée majeure dans la recherche sur la fusion nucléaire.

Pourquoi est-ce important ?

On tente depuis longtemps de déchiffrer les secrets de la fusion nucléaire, car elle fournirait une source illimitée d'énergie propre.

Un plasma brûlant se réchauffant par fusion nucléaire a été observé pendant une fraction de seconde lors d’expériences menées au National Ignition Facility (NIF) en Californie, rapporte NRC.

Problème

L’énergie nucléaire « ordinaire » repose sur un processus appelé fission, dans lequel un élément chimique lourd est divisé pour produire des éléments plus légers. La fusion fonctionne en combinant deux éléments légers pour obtenir un élément plus lourd.

Les chercheurs travaillent sur le problème de la fusion nucléaire depuis les années 1950. Ce processus alimente également le soleil, et le réaliser ici est parfois comparé à la construction d’une étoile sur Terre. Mais faire de la fusion nucléaire une source d’énergie commercialement viable s’est avéré difficile.

Le problème n’est pas de déclencher les réactions, mais d’obtenir plus d’énergie du processus de fusion que celle que l’on y met.

192 faisceaux laser

Le NIF y est parvenu en chauffant et en comprimant de l’hydrogène dans une capsule à l’aide du laser le plus riche en énergie au monde.

Concrètement, les 192 faisceaux de ce laser sont focalisés sur une capsule d’environ un centimètre sur un demi-centimètre (la taille d’un grain de poivre) contenant du deutérium et du tritium, deux des principaux éléments de l’hydrogène.

Cela comprime le combustible « jusqu’à 100 fois la densité du plomb, et le chauffe à 100 millions de degrés Celsius, soit plus chaud que le centre du soleil », explique la BBC.

En chauffant la cible de cette manière, on crée un gaz chargé électriquement appelé plasma. Dans le plasma, les particules électroniques sont extraites des atomes, après quoi les noyaux atomiques restent. Ceux-ci peuvent fusionner ensemble pour générer de l’énergie.

Production d’énergie

Lorsque les réactions de fusion deviennent la source dominante de chaleur dans le plasma, au lieu de l’énergie laser nécessaire pour lancer le processus, la chaleur fournit l’énergie pour une fusion encore plus importante.

Mais même lorsque le plasma est brûlé, de l’énergie est toujours perdue dans le processus. Il s’agit de l’un des derniers obstacles à franchir avant que l’objectif plus large d’une production énergétique autosuffisante puisse être réellement atteint.

Pourtant, Egbert Westerhof, responsable de la recherche sur la fusion à l’institut de l’énergie Differ d’Eindhoven et non impliqué dans l’expérience, est très enthousiaste quant au résultat. « Ils sont parvenus à ce que la réaction ne soit pas seulement la conséquence de l’énergie qui lui est apportée de l’extérieur. L’énergie générée par la fusion y contribue également « , a-t-il déclaré à NRC.

Armes nucléaires

Le but de l’expérience du NIF n’était d’ailleurs pas de produire de l’énergie. « Dans toute la publication, le mot ‘production d’énergie’ n’apparaît pas », souligne dans Niek Lopes Cardozo, chercheur en fusion nucléaire à l’université de technologie d’Eindhoven.

Steven Ross, chercheur au FNI, confirme cette observation : « Ces expériences sont conçues pour produire des matériaux à des températures et des densités extrêmes qui ne se produisent pas naturellement sur Terre. Il s’agit d’étudier les conditions que l’on trouve dans les armes nucléaires, les étoiles et autres phénomènes astrophysiques. »

https://fr.businessam.be/fusion-nucleaire-les-americains-font-une-percee-majeure-avec-un-plasma-brulant/

Il y a déjà eu un article paru dans la presse concernant cette fusion nucléaire mais les vedettes étaient Chinoises et pas Américaines ! Chacun semble progresser dans ce domaine.   https://sciencepost.fr/fusion-nucleaire-chine-tokamak/

pendant une fraction de seconde !!!

donc avant de produire de l'électricité en permanence , il faudra compter 50 ans de plus et encore , vu les problémes techniques à résoudre !

Chauffons, réchauffons et jouons les apprentis sorciers avec les atomes...Jusqu'ux dommages irréversibles?

il y a une heure, querida13 a dit :

Chauffons, réchauffons et jouons les apprentis sorciers avec les atomes...Jusqu'ux dommages irréversibles?

si c'est comme la sécurité dans le nucléaire classique , ça promet !!!

il y a 19 minutes, boeingue a dit :

si c'est comme la sécurité dans le nucléaire classique , ça promet !!!

Sécurité irréprochable en France.

Il y a 4 heures, Constantinople a dit :

Concrètement, les 192 faisceaux de ce laser sont focalisés sur une capsule d’environ un centimètre sur un demi-centimètre (la taille d’un grain de poivre) contenant du deutérium et du tritium, deux des principaux éléments de l’hydrogène.

LOL.

Article de journalistes n'ayant pas le niveau bac science.

où se place ITER ?

ITER par rapport à ce genre d'expériences, c'est comme si on comparait des gus en train d'inventer le moteur à explosion versus des chimistes s'amusant à enflammer de l'essence dans un dé à coudre.

il y a 44 minutes, zebusoif a dit :

où se place ITER ?

Bienvenue chez les Simpson! Déja en 2009  on avait découvert 30 kg de plutonium stocké illégalement et un seul milligramme lâché dans la nature suffit à provoquer des cancers, donc logiquement, les vieux dans les gorges du Verdon murmurent qu'ils n'ont jamais vu autant de vieux décéder du cancer. On imagine ce que sera la suite...

il y a 2 minutes, querida13 a dit :

Bienvenue chez les Simpson!

Ou se place ITER est une très bonne question.

Pour ce qui est des assertions Simpsonniennes pourrait on dire, il semble que tu ne sois pas en reste quand on parle de science. 

En reste de quoi? Tu veux que je t'explique comment fonctionne l'engin de Cadarache, mon petit?

Il y a 1 heure, VladB a dit :

Sécurité irréprochable en France. 

ça, c'est toi qui le dis sans t'être informé au préalable des incidents mineurs peut-être, mais effectifs sur les centrales françaises.

à l’instant, querida13 a dit :

ça, c'est toi qui le dis sans t'être informé au préalable des incidents mineurs peut-être, mais effectifs sur les centrales françaises.

Qu'est-ce que tu en sais que je ne me suis pas informé, banane ?

Je pensais iter unique au monde venant d'un financement international 

Il y a 23 heures, LAKLAS a dit :

Il y a déjà eu un article paru dans la presse concernant cette fusion nucléaire mais les vedettes étaient Chinoises et pas Américaines ! Chacun semble progresser dans ce domaine.   https://sciencepost.fr/fusion-nucleaire-chine-tokamak/

Pas en France ou les obscurantistes qui vivent bien dans le marécage marseillais comme @querida souhaitent que nous restions à la traine.

L'article reste intéressant, ainsi que l'info (on n'est pas forcément au courant), bien que plusieurs labos sont arrivés à peu près aux même résultats, notamment les chinois.

Le problème de cet article, c'est que tout comme avec le réchauffement ou les questions d'énergie, il s'agit d'une cascade d'incompétences qui fonctionnent à la façon d'un téléphone arabe.

• L'article d'un média orienté finance s'inspire d'un article de la BBC qui elle s'est inspiré d'une article de Nature, qui lui a dut s'écrire depuis une communication scientifique, ou d'un interview. D'ailleurs dans ce domaine, ce n'est pas le journaliste qui va chercher, mais les communicants du coté du labo qui émettent de l'info. 
• On a donc une source scientifique, puis une cascade de 3 couches d'intermédiaires, donc le métier c'est d'assembler des mots et de faire de l'audience. Normal que ça érode par mal le message à l'arrivée.
• On a donc une suite de couacs dans l'article (peut être amplifié ou déformé par la traduction) :
  • Deutérium et tritium sont des isotopes de l'hydrogène. Pas les principaux mais au contraire rares.
  • 4 fois est rappelé que attention, pour que ça produise de l'énergie, il faut que ça en produise plus que ça a consommé au départ. Bon, on fait du remplissage comme on peut surtout que ce n'est pas l'objet de l'expérience.
  • L'expérience consiste à obtenir des matériaux nouveaux qui n'existent pas naturellement et faire avancer les connaissances, pas a étudier la production d'énergie (on le sait déjà, sinon on n'aurait même pas commencé ITER).
  • Le journaliste en profite pour mettre en gras Armes nucléaires en titre de paragraphe alors que ce n'est pas, mais alors pas du tout de cela qu'il s'agit. Ça devait être pour le putaclic, ou un espoir que le lecteur de passage lise jusqu'au bout, attiré par ce sensationnel Armes Nucléaire en fin d'article. 

 Bref le truc intéressant à lire eut été la communication initiale du labo.

Le 31/01/2022 à 12:53, LAKLAS a dit :

Il y a déjà eu un article paru dans la presse concernant cette fusion nucléaire mais les vedettes étaient Chinoises et pas Américaines ! Chacun semble progresser dans ce domaine. 

Depuis toujours les américains se désintéressent des tokamak et préfèrent les multiples faisceaux laser de forte puissance. Pas étonnant qu'ils enregistrent des progrès depuis le temps qu'ils cherchent.

Il existe plusieurs techniques pour réaliser une réaction de fusion deutérium/tritium :

- par confinement magnétique : technique Tokamak qui a largement démontrée la faisabilité mais pas encore avec un bilan énergétique supérieur à 1 (machine ITER à Cadarache) et nombreuses autres équipements au Japon, Russie  ,USA, Cambridge, Tore Supra et à Fontenay aux Roses...

C'est la technique la plus mature réalisés par l'ensemble des grands pays industriels?

- la technique par rayons laser étudié en France et Usa pour les simulations d'armes nucléaires.

L'utilisation industrielle n'est pas envisageable avant la fin du siècle, mais compte tenu de l'importance de l'enjeu énergétique cela vautla peine d'investir sur cette technique.

Le 31/01/2022 à 17:34, querida13 a dit :

Bienvenue chez les Simpson! Déja en 2009  on avait découvert 30 kg de plutonium stocké illégalement et un seul milligramme lâché dans la nature suffit à provoquer des cancers, donc logiquement, les vieux dans les gorges du Verdon murmurent qu'ils n'ont jamais vu autant de vieux décéder du cancer. On imagine ce que sera la suite...

Je ne vois pas le lien entre le plutonium et le projet ITER. Le plutonium est un élément artificiel produit de fission qui se forme dans les réacteurs nucléaires actuels.

Le projet ITER a l'ambition de maîtriser la fusion thermonucléaire d'atomes légers.

Le 31/01/2022 à 16:58, zebusoif a dit :

où se place ITER ?

Bonjour.

Les objectifs d'ITER sont multiples. Il s'agit non seulement de démontrer le rendement positif de la réaction de fusion (ce que les Américains ont fait) mais également de tenir ce plasma dans le temps et le tout a l'échelle d'un réacteur (et pas d'un dès a coudre). 

A noter que la technologie mise en oeuvre sur iter est différente de celle employée ici. Il faut bien comprendre que la difficulté de la fusion, c'est de faire en sorte que des noyeau d'atome (charges positivement) fusionnent entre eux. Il faut donc vaincre la force magnétique du noyeau et pour cela 2 solutions : soit on réalise  le confinement du plasma, comme sur ITER par  électromagnétique, assuré par la circulation d'un courant fort dans des supraconducteur formant un tore autour du coeur (Tokamak). Les noyeajx sont accélérés dans le champ électromagnétique et la répulsion est vaincu par énergie cinétique. Ici, le confinement est assureé par confinement laser (sauf erreur de ma part on parle d'ailleurs de condensat). Le principe est de comprimer très très fort les noyaux dans un espace minuscule et  on laisse l'agitation thermique faire le reste. 

Il s'agit donc de 2 choses différentes même s'il y a des sujets connexes. Pour exact, il faudrait faire une revue plus complete de la littérature scientifique, mais première intention je dirais que ce qui est démontré c'est la capacité d'atteindre le plasma brûlant par confinement laser, ce qui permet l'exploration expérimentale de la physique de ces plasma. Dans le cas d'ITER, le rendement reste à montrer (on n'a pas trop de doute sur ce sujet) mais l'objectif est d'atteindre lame démonstrateur de centrale de fusion thermonucléaire. 

Pour compléter quant au risque de la fusion, il faut comprendre qu'il n'y a aucune comparaison possible avec celui des technologies de fission qui équipent toutes les centrales nucléaires installées. A titre d'exemple le risque majeure d'emballement du coeur des centrales de fission est inexistant dans le cas de la fusion. Au niveau des déchets c'est très différents également, les résidus de fusion peuvent être réexploités par une filière hydrogène par exemple quand ceux la fission posent les difficultés qu'on connait ..