Des scientifiques créent une « bougie d’allumage » efficace pour les expériences de fusion

Dans l’objectif d’atteindre la maîtrise l’énergie de fusion, des scientifiques de l’Université de Rochester aux USA ont franchi une étape significative. Leur récente expérimentation, dévoilant un « bougie d’allumage » efficace pour les méthodes de confinement inertiel direct, ouvre de nouvelles perspectives pour l’avenir de l’énergie de fusion.

Le Laboratoire pour l’Énergétique Laser (LLE) de l’Université de Rochester, le plus grand programme universitaire financé par le Département de l’Énergie des États-Unis, a mené des expériences démontrant un «bougie d’allumage» efficace pour les méthodes de confinement inertiel direct (ICF).

Publiées dans Nature Physics, ces études détaillent les résultats obtenus et envisagent leur application à plus grande échelle, dans l’espoir de produire à terme de l’énergie de fusion dans une future installation.

Le système laser OMEGA

Le LLE héberge le système laser OMEGA, le plus grand laser académique au monde, bien qu’il dispose d’une énergie presque cent fois inférieure à celle du National Ignition Facility (NIF) au Laboratoire National Lawrence Livermore en Californie.

Avec OMEGA, les scientifiques de Rochester ont réussi à diriger 28 kilojoules d’énergie laser sur de petites capsules remplies de carburant de deutérium et de tritium, provoquant leur implosion et la production d’un plasma suffisamment chaud pour initier des réactions de fusion entre les noyaux de carburant.

Vers l’autosuffisance des réactions de fusion

Les expériences OMEGA utilisent une illumination laser directe de la capsule, contrairement à l’approche de propulsion indirecte utilisée au NIF.

« Générer plus d’énergie de fusion que le contenu énergétique interne du lieu où se déroule la fusion est un seuil important », explique Connor Williams ’23 PhD, principal auteur de la première étude. Cette réalisation est une condition nécessaire pour tout objectif futur, tel que les plasmas brûlants ou l’atteinte de l’ignition.

Varchas Gopalaswamy ’21 PhD, le scientifique du LLE qui a dirigé la seconde étude, souligne que « si vous pouvez finalement créer la bougie d’allumage et comprimer le carburant, le confinement direct présente de nombreuses caractéristiques favorables à l’énergie de fusion par rapport à la propulsion indirecte ».

En synthèse

Les récentes expériences représentent un pas significatif vers la réalisation de l’énergie de fusion par confinement inertiel direct. Bien que le chemin vers l’ignition et l’autosuffisance énergétique soit encore long, ces travaux ouvrent des perspectives prometteuses pour l’avenir de l’énergie de fusion.

Pour une meilleure compréhension

Qu’est-ce que la fusion inertielle par confinement direct ?

Il s’agit d’une méthode visant à produire de l’énergie de fusion en comprimant et en chauffant un carburant nucléaire jusqu’à ce qu’il atteigne des conditions propices à la fusion nucléaire.

Quelle est la différence entre confinement direct et indirect ?

Le confinement direct implique l’illumination laser directe de la capsule de carburant, tandis que le confinement indirect utilise des rayons X générés par le laser pour comprimer la capsule.

Qu’est-ce que le système laser OMEGA ?

OMEGA est le plus grand laser académique au monde, situé au Laboratoire pour l’Énergétique Laser de l’Université de Rochester, utilisé pour des expériences de fusion inertielle.

Quels sont les avantages du confinement direct ?

Le confinement direct offre une voie plus directe et potentiellement plus efficace pour atteindre l’ignition et la production d’énergie de fusion.

Quels sont les défis à surmonter ?

Les principaux défis incluent l’augmentation de l’échelle des expériences pour atteindre des conditions d’ignition et la gestion des instabilités durant l’implosion des capsules.

Références

Légende illustration : Vue de l’intérieur de la chambre cible OMEGA lors d’une expérience de fusion inertielle à entraînement direct au Laboratoire d’énergétique laser. Les scientifiques ont envoyé 28 kilojoules d’énergie laser sur de petites capsules remplies de deutérium et de tritium, provoquant l’implosion des capsules et produisant un plasma suffisamment chaud pour déclencher des réactions de fusion entre les noyaux de combustible. (Photo du laboratoire d’énergétique laser de l’université de Rochester / Eugene Kowaluk)

Article : « Demonstration of hot-spot fuel gain exceeding unity in direct-drive inertial confinement fusion implosions » – DOI: 10.1038/s41567-023-02363-2