La fusion nucléaire promet de résoudre les pénuries d'électricité imminentes. Cependant, cette technologie fait face à des défis majeurs, notamment la nécessité de matériaux résistants à des températures extrêmes atteignant 900 °C.
Depuis quelques années, la pénurie hivernale d'électricité hante le paysage énergétique belge. Sans nouveaux investissements dans la production, notre approvisionnement est menacé. Difficile d'imaginer une alternative à la fission nucléaire, toujours disponible et prolifique. La fusion nucléaire offre une solution : en combinant des noyaux atomiques légers (et non en les fendant), elle libère une énergie colossale, avec très peu de déchets radioactifs à longue vie. Pourtant, elle n'est pas pour demain. Un obstacle clé : contenir la chaleur de la réaction.
La fusion exige des températures où le Soleil paraît frais : environ 100 millions de degrés, contre 15 millions au cœur de notre étoile. Aucun matériau terrestre ne résiste à cela. Dès les années 1950, des scientifiques russes ont ingénieusement utilisé des champs magnétiques pour confiner le plasma incandescent sans contact avec les parois du réacteur, limitant leur température à 900 °C. Des pics thermiques occasionnels exigent toutefois un matériau robuste comme le tungstène, dont le point de fusion culmine à 3 422 °C, le plus élevé des métaux purs. Hélas, il est fragile : sous 900 °C, il s'étire peu avant de se fissurer.
Durant ma recherche doctorale, le tungstène a été allié à deux autres métaux (à gauche). La structure la plus stable a été sélectionnée (au milieu), puis analysée pour sa résistance (haut droite), sa structure électronique (milieu droite) et ses propriétés globales (bas).
En croisant trois critères essentiels, une tendance émerge : allier tungstène à des métaux de transition précoces (hafnium, zirconium) et tardifs (argent, zinc) équilibre résistance et ductilité. Ces résultats attendent confirmation expérimentale.
Dans ma thèse doctorale, j'ai étudié comment allier d'autres éléments au tungstène atténue sa fragilité. J'ai simulé l'impact de vingt éléments, en diverses proportions et combinaisons, sur le point de fusion et la ductilité. Le coût stable est aussi un facteur clé.
