Le Korea Superconducting Tokamak Advanced Research (KSTAR) est un projet de pointe dans la recherche sur la fusion nucléaire. Il y a quelques jours, la structure s’est de nouveau illustrée en établissant de nouveaux records en termes de température de fusion soutenue et de durée de confinement du plasma.
Le principe de la fusion
La fusion nucléaire est le processus par lequel les noyaux de deux atomes légers, tels que l’hydrogène, fusionnent pour former un noyau plus lourd, libérant une quantité considérable d’énergie en cours de route. Ce processus est au cœur du fonctionnement des étoiles, y compris notre Soleil. À l’intérieur des étoiles, où les températures et les pressions sont extrêmement élevées, les atomes d’hydrogène sont en effet soumis à des forces tellement puissantes qu’ils finissent par fusionner pour former de l’hélium. Ce processus libère une énorme quantité d’énergie sous forme de lumière et de chaleur, ce qui permet à l’étoile de briller et de fournir de la chaleur à son environnement.
Sur Terre, recréer ces conditions extrêmes pour la fusion nucléaire est un défi technique majeur. Les températures nécessaires pour initier la fusion sont en effet incroyablement élevées, de l’ordre de centaines de millions de degrés Celsius. À de telles températures, les atomes se déplacent à des vitesses extrêmement élevées, ce qui leur permet de surmonter les répulsions électriques et de fusionner.
Dans les réacteurs de fusion, des champs magnétiques maintiennent un plasma, qui est un gaz ionisé constitué de noyaux et d’électrons libres, confiné dans une zone restreinte. Lorsque les conditions sont bonnes, les noyaux d’hydrogène dans le plasma fusionnent pour former de l’hélium, libérant ainsi de l’énergie. Cette énergie peut ensuite être récupérée et convertie en électricité, offrant ainsi une source d’énergie propre et pratiquement illimitée.
Le Soleil Artificiel Coréen bat un record
Le Korea Superconducting Tokamak Advanced Research (KSTAR), également connu sous le nom de Soleil Artificiel Coréen, est l’un de ces réacteurs. Au fil des années, le KSTAR a progressivement amélioré ses performances en matière de fusion nucléaire contrôlée. En 2018, l’équipe avait réussi à atteindre une température de 100 millions de degrés Celsius pour la première fois, mais seulement pendant 1,5 seconde. Un an plus tard, cette durée avait été étendue à 8 secondes, puis à 20 secondes en 2020. En 2021, un nouveau record avait été établi lorsque le plasma a été maintenu à cette température pendant une demi-minute.
Depuis lors, l’équipe de l’Institut coréen de l’énergie de fusion (KFE) a entrepris des améliorations significatives sur l’appareil. Elle a notamment construit un nouvel environnement de détournement en tungstène, ce qui a permis d’augmenter la durée pendant laquelle le plasma peut être maintenu à une température de 100 millions de degrés Celsius. Désormais, KSTAR peut supporter cette température pendant 48 secondes.
Un mode de confinement élevé
KSTAR serait également capable de tenir le plasma chaud en mode de confinement élevé (mode H) pendant 102 secondes. Dans le détail, lorsque l’on parle de maintenir une température de 100 millions de degrés Celsius pendant 48 secondes, cela signifie que le réacteur a réussi à atteindre cette température extrêmement élevée et à la maintenir pendant cette durée spécifique. Cela mesure la capacité du réacteur à chauffer le plasma à une température de fusion nucléaire pendant un laps de temps donné.
En revanche, maintenir le plasma chaud en mode de confinement élevé (mode H) pendant 102 secondes se réfère à la capacité du réacteur à maintenir le plasma à une température élevée tout en maintenant des conditions de confinement magnétique optimales. Le mode H est un mode de fonctionnement spécifique dans lequel le réacteur parvient à maintenir des performances de fusion plus stables et prolongées. Ainsi, cela montre non seulement la capacité à chauffer le plasma, mais aussi à le maintenir stable et chaud dans un mode de fonctionnement particulier. L’objectif ultime de l’équipe coréenne serait d’étendre davantage cette durée et d’atteindre 300 secondes de combustion de plasma d’ici la fin de l’année 2026.
Au-delà de ses réalisations individuelles, KSTAR fait partie intégrante de la recherche mondiale sur la fusion nucléaire. Des projets comme le Joint European Torus (JET) complètent les efforts déployés pour comprendre et maîtriser cette technologie prometteuse. Ces réacteurs expérimentaux servent de bancs d’essai pour les prototypes de grande envergure tels que ITER. Ce dernier, conçu pour générer dix fois plus d’énergie que celle consommée, entrera en service dans quelques années.
