La fusion nucléaire, ce processus qui alimente les étoiles en transformant l’hydrogène en hélium à des températures et pressions extrêmes, représente l’un des espoirs majeurs pour une source d’énergie propre et quasi illimitée sur Terre. Cependant, recréer les conditions nécessaires pour la fusion nucléaire sur notre planète se révèle être un défi colossal. Une nouvelle étude vient toutefois de proposer une approche inattendue pour avancer dans ce domaine, en utilisant… de la mayonnaise. Cette découverte originale pourrait offrir des éclairages précieux pour résoudre les problèmes persistants liés à la fusion nucléaire.
Les défis de la fusion nucléaire
La fusion nucléaire est le processus par lequel les noyaux d’atomes légers, comme l’hydrogène, se combinent pour former des noyaux plus lourds, libérant alors une énorme quantité d’énergie. Ce phénomène se produit naturellement au cœur des étoiles, y compris notre Soleil, où les températures et les pressions sont extrêmement élevées. L’idée est ainsi de reproduire cette réaction sur Terre pour créer une source d’énergie propre, abondante et durable.
Cependant, réaliser la fusion nucléaire sur notre planète est un véritable défi en raison des conditions extrêmes nécessaires pour que le processus se produise. Les températures requises pour faire fusionner les noyaux d’hydrogène sont en effet de l’ordre de plusieurs millions de degrés Celsius. Pour donner une idée, ces températures sont environ dix fois plus élevées que celles du Soleil. Cette chaleur intense est nécessaire pour vaincre la répulsion naturelle entre les noyaux d’hydrogène qui sont tous chargés positivement et se repoussent mutuellement.
En plus de la chaleur, il faut créer une pression suffisante pour forcer les noyaux à se rapprocher suffisamment pour fusionner. Les scientifiques utilisent différentes méthodes pour atteindre ces conditions. L’une des approches est le confinement inertiel où des pastilles de gaz d’hydrogène sont chauffées et comprimées par des lasers puissants. L’objectif est d’atteindre des températures et des pressions qui déclencheront la fusion.
Cependant, cette approche rencontre des problèmes. Le gaz chauffé se dilate et provoque l’explosion des capsules métalliques avant que la fusion ne puisse se produire. Gérer ces matériaux à des températures et des pressions aussi extrêmes est donc un défi majeur pour les chercheurs.
La mayonnaise comme modèle de comportement des matériaux
Dans une recherche surprenante publiée en mai dans Physical Review E, une équipe a exploré un aspect inattendu de cette problématique en utilisant de la mayonnaise. Dirigée par Arindam Banerjee, ingénieur en mécanique à l’Université Lehigh, cette étude visait à mieux comprendre les comportements des matériaux sous pression à des conditions plus accessibles, mais pertinentes pour la fusion nucléaire.
En effet, en tant qu’émulsion d’huile et d’œuf, cette sauce froide se comporte initialement comme un solide élastique, ce qui signifie qu’elle reprend sa forme après avoir été pressée. Lorsqu’elle est soumise à des contraintes plus importantes, elle devient plastique et perd sa capacité à reprendre sa forme initiale. Enfin, à des pressions encore plus élevées, elle devient instable et commence à couler. Ces transitions de phase offrent des analogies utiles pour comprendre les changements dans les métaux en fusion à haute température, ce qui pourrait aider à concevoir des matériaux plus résistants pour les réacteurs de fusion.
Dans le cadre de leurs travaux, les chercheurs ont donc utilisé de la mayonnaise dans une machine conçue pour tester sa viscosité et son comportement lorsqu’elle est soumise à ces contraintes. L’étude leur a ainsi permis de caractériser les conditions dans lesquelles la mayonnaise passe d’un état plastique à un état fluide, offrant des données précieuses pour optimiser les matériaux dans les environnements de fusion. Cette approche innovante pourrait permettre d’améliorer la stabilité des capsules métalliques et ainsi faire progresser la technologie de fusion nucléaire.
