Cette découverte importante marque un pas de géant dans les progrès des réacteurs à énergie de fusion

Les chercheurs ont utilisé les ondes d’Alfvén pour atténuer les électrons en fuite dans les dispositifs de fusion tokamak, ce qui aura des implications majeures pour les futurs projets d’énergie de fusion, notamment ITER en France.

Des scientifiques dirigés par Zhang Liu du laboratoire de physique des plasmas de Princeton (

” data-gt-translate-attributes=”[{“attribute”:”data-cmtooltip”, “format”:”html”}]”> PPPL) a révélé une approche prometteuse pour réduire les dommages causés par les électrons en fuite causés par la turbulence dans les dispositifs de fusion tokamak. La clé de cette approche consiste à utiliser des genres uniques

” data-gt-translate-attributes=”[{“attribute”:”data-cmtooltip”, “format”:”html”}]”>Plasma Les vagues portent le nom de l’astrophysicien Hans Alvén, lauréat du prix Nobel en 1970.

On sait depuis longtemps que les ondes d’Alfvén relâchent la retenue des particules à haute énergie dans les réacteurs tokamak, permettant à certaines particules de s’échapper et réduisant l’efficacité des dispositifs en forme de beignet. Cependant, de nouvelles découvertes réalisées par Zhang Liu et des chercheurs de General Atomics, de l’Université de Columbia et du PPPL ont révélé des résultats utiles dans le cas des électrons en fuite.

Un grand processus circulaire

Les scientifiques ont découvert que le relâchement pouvait disperser ou dissiper des électrons de haute énergie avant qu’ils ne se transforment en avalanches endommageant les composants du tokamak. Ce processus est déterminé comme étant hautement circulaire : les emballements créent une instabilité qui donne naissance à des vagues d’Alfvén qui empêchent la formation des avalanches.

“Ces résultats fournissent une explication complète de l’observation directe des ondes d’Alfvén dans les expériences d’inactivation”, a déclaré Liu, chercheur au PPPL et auteur principal de l’article détaillant les résultats.

” data-gt-translate-attributes=”[{“attribute”:”data-cmtooltip”, “format”:”html”}]”>Lettre de révision physique. “Les résultats montrent un lien clair entre ces modèles et la génération d’électrons en fuite.”

Les chercheurs ont déduit une théorie pour l’ensemble des interactions observées. Les résultats correspondaient à ceux des évadés lors d’expériences menées au National Fusion Facility DIII-D, un tokamak du ministère de l’Énergie exploité par General Atomics pour le Bureau de la science. Les tests de la théorie se sont également révélés positifs sur le supercalculateur Summit situé au laboratoire national d’Oak Ridge.

“Les travaux de Zhang Liu montrent que la taille du pool d’électrons libres peut être contrôlée par l’instabilité provoquée par les électrons libres eux-mêmes”, a déclaré Felix Parra Diaz, responsable de la théorie au PPPL. “La recherche est particulièrement intéressante car elle pourrait conduire à des conceptions de tokamak qui réduiraient naturellement les dommages causés par les électrons incontrôlables grâce à leur instabilité inhérente.”

Refroidissement thermique

La turbulence commence par une forte baisse de température de plusieurs millions de degrés, nécessaire aux réactions de fusion. Cet affaissement, appelé « refroidissement thermique », déclenche des avalanches de glissements de terrain semblables aux glissements de terrain déclenchés par les tremblements de terre. “Le contrôle des turbulences constitue un défi majeur pour le succès des tokamaks”, a déclaré Liu.

Les réactions de fusion combinent des éléments légers sous forme de plasma – une matière chaude et chargée composée d’électrons libres et de noyaux atomiques appelés ions – pour libérer une énorme énergie qui alimente le soleil et les étoiles. Réduire le risque de turbulence et de fuite d’électrons offrirait des avantages uniques aux installations tokamak conçues pour reproduire de tels processus.

Réduire le risque de turbulence et de fuite d’électrons offrirait des avantages uniques aux installations tokamak conçues pour reproduire de tels processus.

L’énergie de fusion nucléaire peut constituer une source d’énergie durable importante pour compléter les sources d’énergie renouvelables. La plus grande expérience de fusion au monde, ITER, est actuellement en construction en France. Crédit : ITER

Cette nouvelle approche pourrait avoir un impact sur l’avancement du projet ITER, un tokamak international en cours de construction en France pour démontrer l’application pratique de l’énergie de fusion, et pourrait représenter une étape majeure dans le développement des centrales à fusion.

“Nos résultats ouvrent la voie à la création de nouvelles stratégies pour atténuer les électrons libres”, a déclaré Liu. Actuellement en phase de planification, une campagne expérimentale est en cours dans le cadre de laquelle les trois centres de recherche visent à développer davantage les résultats étonnants.