Le réacteur expérimental de fusion nucléaire chinois, souvent appelé « soleil artificiel », a franchi une étape clé en maintenant un plasma à haute densité au-delà des limites opérationnelles précédemment établies. Ces progrès rapprochent l’humanité de l’objectif longtemps recherché d’une énergie propre et quasi illimitée, même si les applications pratiques restent encore à plusieurs décennies.
Le défi de la fusion
La fusion nucléaire, le processus qui alimente le soleil, promet une énergie abondante sans les déchets radioactifs associés à la fission nucléaire ni les émissions de gaz à effet de serre des combustibles fossiles. Cependant, reproduire ce processus sur Terre est incroyablement difficile. L’un des principaux obstacles consiste à maintenir un plasma stable : une matière surchauffée où les atomes fusionnent. Le plasma a tendance à devenir instable à des densités élevées, interrompant ainsi la réaction. Cette instabilité est régie par ce que les scientifiques appellent la limite de Greenwald.
Comment la Chine a dépassé les limites
Le réacteur expérimental avancé supraconducteur tokamak (EAST) en Chine a surmonté cette limite en contrôlant soigneusement l’interaction du plasma avec les parois du réacteur. Les chercheurs ont affiné la pression initiale du gaz combustible et la fréquence du chauffage par micro-ondes pour maintenir la stabilité du plasma à des densités 1,3 à 1,65 fois supérieures à la limite de Greenwald. Cela leur a permis d’atteindre un état précédemment théorisé appelé ** « régime sans densité » **, où la stabilité est maintenue même lorsque la densité augmente.
“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.” – Ping Zhu, co-auteur principal
Ce n’est pas la première fois que la limite de Greenwald est franchie. L’installation DIII-D du Département américain de l’énergie et les chercheurs de l’Université du Wisconsin-Madison ont également réalisé des avancées similaires. Cependant, le succès d’EAST marque la première fois que le plasma est maintenu dans un régime sans densité, confirmant une théorie appelée auto-organisation de la paroi plasmatique (PWSO). PWSO suggère qu’une interaction équilibrée entre le plasma et les parois du réacteur peut stabiliser même un plasma extrêmement dense.
Pourquoi c’est important
La recherche sur la fusion est un processus lent et progressif. Bien que la production d’énergie de fusion ne soit pas encore réalisable dans plusieurs décennies, dépasser la limite de Greenwald constitue une étape cruciale en avant. La densité accrue permet des collisions atomiques plus fréquentes, réduisant ainsi l’énergie nécessaire pour déclencher une réaction auto-entretenue.
La Chine et les États-Unis collaborent sur le Réacteur thermonucléaire expérimental international (ITER) en France, le plus grand tokamak du monde, qui devrait commencer à produire des réactions de fusion à grande échelle d’ici 2039. Les progrès réalisés dans des installations comme EAST éclaireront directement le développement des futurs réacteurs, repoussant les limites de ce qui est possible en matière d’énergie de fusion.
Malgré les progrès, la fusion reste une science expérimentale. Même si le potentiel est énorme, elle ne résoudra pas la crise climatique actuelle. Cependant, cela pourrait fournir une source d’énergie durable pour les générations à venir.
