La percée de la puissance de fusion en 2021 a été célébrée dans trois nouvelles études, mais la controverse demeure sur la réplication des résultats.

Le 8 août 2021, 192 faisceaux laser ont pompé bien plus d’énergie que l’ensemble du réseau électrique américain dans une minuscule capsule d’or et ont allumé, pendant une fraction de seconde, le même feu thermonucléaire qui alimente le Soleil.

L’expérience sur l’énergie de fusion, menée par le National Ignition Facility du Lawrence Livermore National Laboratory en Californie, est explorée en détail dans trois nouveaux articles de recherche – dont l’un a été publié dans messages d’examen physiqueEt le deuxDes feuilles Publié dans examen physique – Cela fait valoir que les chercheurs ont atteint « l’allumage », une étape critique prouvant que la fusion nucléaire contrôlée est réalisable. Mais les définitions de ce qui constitue «l’allumage» varient, et quelle que soit sa définition, les résultats pour 2021 sont encore loin d’un réacteur à fusion pratique, malgré la production d’une très grande quantité d’énergie.

La fusion nucléaire implique la fusion de deux éléments, généralement des isotopes de l’hydrogène, en un élément plus lourd, l’hélium. Il libère des quantités massives d’énergie dans le processus, qui est le processus qui alimente les étoiles comme le Soleil.

Une centrale à fusion produirait une énergie abondante en utilisant uniquement l’hydrogène de l’eau comme combustible et l’hélium comme déchet, sans risque de fusion ou de rayonnement. Cela contraste avec la fission nucléaire, le type de réaction dans les centrales nucléaires contemporaines, qui divise les noyaux d’éléments lourds tels que l’uranium pour produire de l’énergie.

Alors que les réactions de fusion ont lieu dans le Soleil et que la fusion incontrôlée se produit dans les explosions thermonucléaires, le contrôle de la réaction de fusion continue pour générer de l’énergie a échappé aux ingénieurs nucléaires pendant des décennies. Diverses expériences de conception ont pu produire des réactions de fusion pendant de très courtes périodes de temps, mais n’atteignent jamais «l’allumage», le point auquel l’énergie libérée par une réaction de fusion est supérieure à la quantité d’énergie nécessaire pour générer et maintenir cette réaction.

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L’équipe du National Ignition Facility est l’auteur de l’un des trois nouveaux articles, et Un publié dans le magazine messages d’examen physique, fait valoir que « l’allumage est un état dans lequel le plasma de fusion peut commencer la » combustion de reproduction « dans des combustibles froids ambiants, permettant un potentiel de gain d’énergie élevé ». Autrement dit, la fusion a commencé dans l’hydrogène froid et la réaction s’est étendue pour générer beaucoup plus d’énergie que dans les expériences précédentes.

L’expérience du 8 août 2021 a nécessité 1,9 mégajoule d’énergie sous la forme d’un laser ultraviolet pour induire une réaction de fusion dans de petits grains congelés d’isotopes d’hydrogène, une conception de réaction de fusion inertielle – et a libéré 1,3 mégajoule d’énergie, soit environ 70% de la l’énergie investie dans l’expérience. En d’autres termes, la sortie était supérieure à un quadrillion de watts de puissance, même si elle était déclenchée pendant une fraction de seconde.

« Le record a été une avancée scientifique majeure dans la recherche sur la fusion, ce qui prouve que l’allumage par fusion in vitro est possible au NIF », a déclaré Omar Hurrican, scientifique en chef au Lawrence Livermore National Laboratory pour le programme de fusion en auto-confinement, Il a déclaré dans un communiqué. « La réalisation des conditions d’allumage est un objectif de longue date de toutes les recherches sur la fusion par autoconfinement et ouvre l’accès à un nouveau régime expérimental où l’auto-échauffement des particules alpha surpasse tous les mécanismes de refroidissement dans les plasmas de fusion. »

Les tentatives ultérieures de répétition de l’expérience ont produit une énergie de production beaucoup plus faible, principalement dans la plage de 400 à 700 kJ, ce qui a conduit certains chercheurs à suggérer que la conception expérimentale de la National Ignition Facility est techniquement une impasse, Selon le rapport Par la rubrique actualités du magazine tempérer la nature.

« Je pense qu’ils devraient appeler cela un succès et un arrêt », a déclaré Stephen Bodner, physicien et ancien chercheur au US Naval Research Laboratory. tempérer la nature.

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L’installation nationale d’allumage a coûté 3,5 milliards de dollars, soit 2 milliards de dollars de plus que prévu, et est en retard, les chercheurs ciblant initialement 2012 car la date limite pour prouver que l’allumage était réalisable en utilisant la conception.

Les nouvelles études indiquent que les chercheurs sont prêts à continuer à explorer ce que le National Ignition Facility peut faire, en particulier parce que, contrairement à d’autres chercheurs en fusion, les chercheurs de l’installation ne se concentrent pas principalement sur le développement de centrales à fusion, mais plutôt sur une meilleure compréhension des armes thermonucléaires.

« Nous travaillons dans un système auquel aucun chercheur n’a eu accès depuis la fin des essais nucléaires », a déclaré le Dr Hurricane. « C’est une excellente occasion d’élargir nos connaissances alors que nous continuons à progresser. »

Jacinthe Poulin

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