Produire une énergie propre et massive, à partir d’une ressource quasi-illimitée. Telles sont les promesses de la fusion nucléaire, sur laquelle travaillent plusieurs centres de recherche dans le monde. L’un d’eux, l’Institut sud-coréen de recherche sur l’énergie de fusion, a annoncé le 24 décembre un record historique et prometteur pour la communauté scientifique : le maintien d’un plasma pendant 20 secondes à plus de 100 millions de degrés – sept fois la température relevée au centre du Soleil ! Un pas de géant comparé aux 8 secondes obtenues en 2019.
Jamais aucun autre tokamak – cette chambre à vide qui ressemble à un donut, entourée d’aimants supraconducteurs et utilisée par les physiciens pour étudier la fusion nucléaire – n’avait réussi à maintenir un plasma aussi longtemps, à une température aussi élevée, font valoir les chercheurs du KSTAR, le tokamak de la Corée du Sud, surnommé le « soleil artificiel » coréen.
150 millions de degrés pour doper la performance
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Dans cette annonce, c’est bien la combinaison de la température et du temps de maintien qui est intéressante. 20 secondes, en soi, n’est pas un record. Dès 2003, le Commissariat à l’énergie atomique (CEA) français, qui a construit le premier tokamak au monde, a réussi à stabiliser un plasma pendant 400 secondes mais à une température avoisinant les 60 millions de degrés. Depuis, avec la nouvelle génération de son appareil, renommé WEST, le CEA a obtenu un record de 1 000 secondes, mais toujours à une moindre température que celle des Sud-coréens.
"Il faut des températures de l’ordre de 150 millions de degrés pour que la fusion soit intéressante et espérer avoir un coefficient d’amplification performant", rappelle Sylvie Gibert, chargée de communication à l’IRFM, l’Institut de recherche sur la fusion par confinement magnétique du CEA, située à Cadarache (Bouches-du-Rhône). Le coefficient d’amplification correspond au rapport entre la puissance générée par la fusion et la puissance injectée pour maintenir le plasma à température.
Prochain objectif : 300 secondes
Le réacteur ITER, le plus grand projet de fusion nucléaire au monde et actuellement en construction à Cadarache, vise par exemple à obtenir un coefficient d’amplification de 10, pour atteindre 10 fois plus d’énergie produite que d’énergie injecté dans l’appareil. Ce projet international, dont les Sud-coréens sont partenaires, vise aussi à prouver la faisabilité technique d’une production massive d’énergie décarbonée par la fusion nucléaire.
Le projet ITER bénéficiera-t-il des avancées sud-coréennes ? Pas directement, car les composants de KSTAR sont en carbone, un matériau intéressant pour limiter les effets des impuretés dans les plasmas mais qui n’a pas viable pour le réacteur ITER. "C'est le tungstène qui a été retenu pour ITER, car le carbone retient le tritium, un élément radioactif faisant partie du combustible utilisé, et conduirait à en piéger des quantités excessives dans l'enceinte du tokamak", souligne Sylvie Gibert. Pour autant, les chercheurs du KSTAR expliquent avoir amélioré les performances du mode de barrière de transport interne (ITB) pour réaliser leur record. Cela témoigne d’un savoir-faire qui peut profiter à toute la communauté. Leur objectif pour 2025 : maintenir le plasma à plus de 100 millions de degrés pendant 300 secondes.
