Le Joint European Torus (JET), la plus grande expérience de fusion nucléaire au monde, a doublé le record mondial de quantité d'énergie générée par fusion d'atomes. La fusion nucléaire représente une source d'énergie propre, prometteuse et quasi illimitée.
Un record vieux de 24 ans a été pulvérisé. Les scientifiques du JET, situés près d'Oxford au Royaume-Uni, ont produit l'énergie la plus élevée jamais obtenue en fusionnant des atomes, plus du double de leur propre record de 1997.
"Ces résultats révolutionnaires nous rapprochent d'un des plus grands défis scientifiques et techniques", déclare Ian Chapman, directeur du Culham Center for Fusion Energy (CCFE), où est basé le JET, dans un communiqué. Propriété de l'Autorité britannique de l'énergie atomique, le JET est géré scientifiquement par le consortium européen EUROfusion.
La fusion nucléaire, processus alimentant le Soleil, promet une énergie propre illimitée. Jusqu'ici, aucune expérience n'a produit plus d'énergie qu'elle n'en consomme. Les résultats du JET ne changent pas cela, mais valident la technologie pour ITER, le réacteur international de 22 milliards de dollars en construction, qui débutera ses expériences en 2025 avec le même mélange de combustibles.
"JET a pleinement atteint ses objectifs. Les modélisations indiquent désormais qu'ITER fonctionnera", affirme Josefine Proll, physicienne de la fusion à l'Université technique d'Eindhoven (Pays-Bas), non impliquée dans l'expérience. "C'est un excellent signe, je suis ravie."
Ces expériences, fruit de deux décennies de travail, aident à prédire le comportement d'ITER et à optimiser ses paramètres, explique Anne White, physicienne des plasmas au MIT (Cambridge, États-Unis), spécialiste des tokamaks – réacteurs en forme de beignet comme le JET. "La communauté de la fusion félicite l'équipe du JET."
JET et ITER utilisent des champs magnétiques pour confiner un plasma surchauffé d'isotopes d'hydrogène (deutérium et tritium) dans le tokamak. Sous chaleur et pression extrêmes, ces isotopes fusionnent en hélium, libérant énergie et neutrons.
Pour ce record, JET a employé un mélange deutérium-tritium, identique à celui d'ITER. Rare et radioactif, le tritium booste le rendement en neutrons. La machine a été rénovée plus de deux ans pour l'occasion, le tritium n'ayant plus été utilisé depuis le record de 1997.
Le 21 décembre 2021, une impulsion de 5 secondes a généré 59 mégajoules (MJ), contre 21,7 MJ en ~4 secondes en 1997. Bien que 1997 détienne le record de puissance de pointe (brève), la puissance moyenne actuelle est supérieure, grâce à 20 ans d'optimisations et de mises à niveau, comme le remplacement de la paroi interne réduisant les pertes de carburant, explique Fernanda Rimini, spécialiste plasma au CCFE.
Maintenir l'énergie plusieurs secondes est crucial pour étudier chauffage, refroidissement et dynamique du plasma chez ITER, note Rimini. "Cinq secondes, c'est impressionnant", renchérit Proll, experte en stellarators.
L'an dernier, la National Ignition Facility (États-Unis) a atteint un Q de 0,7 (puissance fusion / absorbée) via lasers, surpassant le Q de 1997 du JET, mais sur <4 nanosecondes et 1,9 MJ. JET a maintenu Q=0,33 sur 5 secondes. Plus petit qu'ITER, il n'était pas censé être rentable, mais valide un Q=10 pour ITER.
Des défis persistent, comme gérer la chaleur au divergent d'ITER. Les recherches se poursuivent sur les matériaux résistants, indique Proll.
Cette course au record clôturait une campagne de 5 mois riche en données. L'expérience finale a poussé l'appareil à ses limites : "Très excitant", se souvient Rimini, qui l'a suivie en direct.
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