Le soleil artificiel coréen, KSTAR, a récemment subi une mise à niveau majeure, lui permettant de fonctionner pendant des périodes prolongées tout en maintenant un plasma à haute température dépassant les 100 millions de degrés. Cette amélioration pourrait marquer un tournant dans la recherche sur la fusion nucléaire.
Le Institut coréen de l’énergie de fusion a annoncé l’installation réussie du nouveau divertor en tungstène pour KSTAR. Équipé de ce nouveau divertor, KSTAR a commencé une expérience de plasma le 21 décembre 2023.
Le divertor, un composant essentiel face au plasma installé au fond du récipient à vide dans un dispositif de fusion magnétique connu sous le nom de Tokamak, gère l’évacuation des gaz résiduels et des impuretés du réacteur et supporte également les charges thermiques de surface les plus élevées. C’est pourquoi il est crucial de développer et de déployer un divertor hautement résistant à la chaleur.
Du carbone au tungstène : une transition nécessaire
Initialement, KSTAR était équipé d’un divertor en carbone. Cependant, pour améliorer les performances de KSTAR et prolonger ses opérations à 100 millions de degrés Celsius, le flux thermique a dépassé la limite du divertor en carbone.
En conséquence, le développement d’un divertor en tungstène a commencé en 2018. Le premier prototype a été achevé en 2021, et l’installation du nouveau divertor a eu lieu de septembre 2022 pendant environ un an.
Le divertor récemment installé se compose de 64 cassettes, chacune fabriquée à partir de mono-blocs de tungstène. Ces 64 cassettes entourent entièrement le fond du récipient à vide.
Les avantages du tungstène
Le matériau en tungstène possède un point de fusion élevé et des caractéristiques de pulvérisation faibles. Par conséquent, la limite du flux thermique a été améliorée de plus du double par rapport au divertor en carbone, atteignant 10 MW/m².
Les expériences de plasma de KSTAR dans le nouvel environnement de divertor en tungstène se poursuivront jusqu’en février 2024. Les objectifs principaux comprennent la vérification des opérations stables dans le nouvel environnement de divertor en tungstène et la reproduction du plasma de 100 millions de degrés de KSTAR.
En synthèse
Le président de KFE, le Dr Suk Jae Yoo, a indiqué : « Dans KSTAR, nous avons mis en œuvre un divertor en matériau de tungstène, qui est également le choix fait dans ITER. Nous nous efforcerons de contribuer de notre mieux à l’obtention des données nécessaires pour ITER grâce aux expériences de KSTAR ».
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Auparavant, KSTAR a démontré une opération de plasma à haute performance pendant 30 secondes avec des températures d’ions supérieures à 100 millions de degrés, et l’objectif est maintenant d’atteindre 300 secondes d’ici la fin de 2026 avec ce nouveau divertor.
Pour une meilleure compréhension
Qu’est-ce que KSTAR ?
KSTAR, ou Korean Superconducting Tokamak Advanced Research, est un réacteur de fusion nucléaire basé en Corée du Sud. Il est souvent appelé «soleil artificiel» en raison de sa capacité à produire des températures extrêmement élevées similaires à celles du soleil.
Qu’est-ce qu’un divertor ?
Un divertor est un composant crucial d’un réacteur de fusion nucléaire. Il gère l’évacuation des gaz résiduels et des impuretés du réacteur et supporte également les charges thermiques de surface les plus élevées.
Pourquoi le tungstène a-t-il été choisi pour le nouveau divertor ?
Le tungstène a un point de fusion élevé et des caractéristiques de pulvérisation faibles, ce qui le rend idéal pour résister aux températures extrêmes générées par le réacteur de fusion.
Quels sont les objectifs des expériences de plasma de KSTAR ?
Les expériences visent à vérifier les opérations stables dans le nouvel environnement de divertor en tungstène et à reproduire le plasma de 100 millions de degrés de KSTAR.
Quel est l’objectif à long terme de KSTAR ?
L’objectif est d’atteindre une opération de plasma à haute performance pendant 300 secondes d’ici la fin de 2026 avec le nouveau divertor.
Références
Légende illustration principale : Photo de KSTAR – Korea Superconducting Tokamak Advanced Research. Crédit : Korea Institute of Fusion Energy (KFE)
L’Institut coréen de l’énergie de fusion (KFE) est le seul institut de recherche coréen spécialisé dans la fusion nucléaire. S’appuyant sur le développement et l’exploitation de KSTAR, un dispositif de recherche sur la fusion supraconductrice, le KFE cherche à obtenir des résultats de recherche révolutionnaires, à développer une technologie de base pour la commercialisation de la fusion nucléaire et à former un personnel exceptionnel dans le domaine de la fusion nucléaire. En outre, l’institut est le fer de lance d’un effort commun visant à ouvrir l’ère de l’énergie de fusion nucléaire au milieu du 21e siècle en participant activement au projet ITER.
