Un pas significatif vers la réalisation de la fusion nucléaire durable a été franchi avec l’amélioration du « soleil artificiel » coréen, appelé KSTAR, pour résister à des températures six fois plus chaudes que le centre du soleil. Cette mise à niveau vise à contribuer au projet de fusion le plus vaste au monde, ITER, impliquant 35 pays, dont les États-Unis.
Qu’est-ce que la fusion nucléaire ?
La fusion nucléaire, un processus qui crée de l’énergie en combinant deux atomes en un seul atome plus gros, est une source d’énergie prometteuse, similaire à la manière dont notre soleil produit de l’énergie.
Contrairement à la fission nucléaire, actuellement utilisée dans le secteur énergétique, la fusion ne génère pas de déchets radioactifs et offre un rendement énergétique significativement plus élevé, produisant trois à quatre fois plus d’énergie. De plus, elle n’émet pas de dioxyde de carbone, réduisant ainsi les impacts environnementaux.
Les approches pour réaliser la fusion nucléaire comprennent l’utilisation de lasers et le confinement magnétique.
Dans le confinement magnétique, des dispositifs tels que les tokamaks, un type de chambre de confinement magnétique en forme de beignet, sont utilisés. Ces appareils exploitent de puissants aimants pour contenir un plasma très chaud, le quatrième état de la matière, créé lorsque les atomes sont chauffés à des températures extrêmes. Toutefois, reproduire les conditions de fusion sur Terre nécessite des températures environ six fois plus élevées que celles au centre du soleil.
Le KSTAR (Korean Superconducting Tokamak Advanced Research), également appelé « soleil artificiel » coréen, est l’un de ces dispositifs utilisant un confinement magnétique.
Un grand pas en avant
Le divertor, élément clé d’un réacteur de fusion, est la partie du dispositif en contact direct avec le plasma résultant de la réaction de fusion. Sa fonction principale est d’évacuer les produits de la réaction, permettant ainsi de maintenir les conditions nécessaires pour prolonger la réaction de fusion.
Initialement équipé d’un divertor en carbone, le KSTAR a récemment été amélioré en remplaçant ce composant par un divertor en tungstène. Le choix du tungstène repose sur ses propriétés physiques exceptionnelles qui le rendent adapté à cette application spécifique. En tant que métal, le tungstène présente un point de fusion élevé, ce qui signifie qu’il peut résister aux températures extrêmes générées par le plasma de fusion.
Plus précisément, lorsque le plasma composé d’ions chargés positivement et d’électrons entre en contact avec le divertor en tungstène, les atomes de tungstène plus massifs sont plus susceptibles de réfléchir les particules de plasma depuis leur surface. Cela a pour effet de minimiser la perte d’énergie du plasma, permettant ainsi de maintenir la réaction de fusion sur des périodes plus longues.
En optant pour un divertor en tungstène, le KSTAR cherche donc à améliorer la durée et l’efficacité globale de son fonctionnement. Les ingénieurs, capables aujourd’hui de faire fonctionner la structure pendant 30 secondes à des températures de 100 millions de degrés Celsius, se fixent désormais l’objectif ambitieux d’atteindre 300 secondes d’ici la fin de 2026.
Ces avancées contribueront à fournir des données cruciales pour le développement et l’optimisation du projet ITER, le plus grand tokamak au monde, actuellement en construction en France, avec des prévisions de production de premier plasma en 2025 et d’opérations à grande échelle débutant en 2035.
En conclusion, l’amélioration du « soleil artificiel » coréen, KSTAR, représente un pas de géant vers la concrétisation de la fusion nucléaire durable. Grâce à l’intégration d’un divertor en tungstène, capable de résister à des températures extrêmes et d’améliorer l’efficacité du confinement du plasma, KSTAR ouvre la voie à des avancées significatives dans la durée et la stabilité des réactions de fusion. Ces développements ne sont pas seulement prometteurs pour le KSTAR, mais ils fournissent également des informations essentielles pour le projet ITER, qui ambitionne de démontrer la faisabilité de la fusion nucléaire à grande échelle. Alors que le monde cherche des solutions énergétiques plus propres et plus efficaces, les progrès réalisés dans le domaine de la fusion nucléaire, illustrés par les efforts autour du KSTAR et d’ITER, apportent un espoir tangible pour l’avenir de l’énergie durable.
