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  • Fusion Nucléaire : Une Etape Majeure a été Franchie

    Posté le 14 février 2014

    Hohlraum
    Un boitier en or appelé Hohlraum contient la capsule de combustible pour les expériences du NIF. La cible est positionnée précisément et refroidie à une température cryogénique de 18 Kelvin (-255,15°C) pour qu’une réaction de fusion soit plus facilement atteinte.

    Pendant 4 ans, les chercheurs du National Ignition Facility (NIF) ont travaillé sur un objectif ambitieux : utiliser de puissants lasers pour déclencher la fusion nucléaire d’une minuscule cible de combustible nucléaire. Si la réaction de fusion libère plus d’énergie que celle fournie par les lasers (ce qui correspond à un “gain” supérieur à 1), cela signifie que l’on a potentiellement affaire à une nouvelle source d’énergie. Mais, jusqu’à très récemment, le NIF n’a pas pu dépasser ce seuil. Et, parce que les expériences ne correspondaient pas aux prédictions faites par les simulations, il a été difficile de comprendre ce qu’il fallait changer pour avancer.

    Dans un article du journal Physical Review Letters publié le 5 février dernier, des chercheurs du NIF rapportaient avoir mis au point la première expérience de fusion laser qui apparaissait se comporter selon les prédictions des modèles actuels. Ils ont utilisé une forme d’impulsion laser différente pour chauffer la cible, produisant le plus grand rendement de neutrons (et donc la plus importante libération d’énergie) à ce jour. Avec ce résultat, le NIF était en bonne voie pour atteindre un gain supérieur à 1.

    Et c’est ce qui a été annoncé le 12 février dernier dans un papier publié dans le journal Nature : l’énergie générée par la réaction de fusion a excédé la quantité d’énergie déposée dans le combustible de fusion (au cours d’un processus appelé “bootstrapping”).

    Le Boot-strapping se produit lorsque des particules alpha, des noyaux d’hélium créés dans le processus de fusion deutérium-tritium (DT), déposent leur énergie dans le combustible DT plutôt que de s’échapper. Les particules alpha chauffent un peu plus le combustible, accroissant le taux de réactions de fusion et produisant ainsi plus de particules alpha. Ce processus de rétroaction est le mécanisme qui mène à l’ignition. Le processus de boot-strapping a été démontré dans une série d’expériences dans lesquelles le rendu de fusion a été systématiquement accru d’un facteur supérieur à 10 par rapport aux approches précédentes.

    Ces expériences ont été conçues soigneusement pour éviter la rupture de la coque plastique qui entoure et confine le combustible DT lorsqu’il est compressé. On avait émis l’hypothèse que la rupture était la source des rendus de fusion dégradés observés dans les expériences précédentes. En modifiant l’impulsion laser utilisée pour compresser le combustible, l’instabilité qui provoque la rupture a été supprimée. Les rendus plus élevés obtenus ont confirmé l’hypothèse et démontré la “mise en route” du bootstrapping.

    Les résultats expérimentaux correspondent beaucoup plus aux simulations que ceux des précédentes expériences, ce qui fournit une référence importante pour les modèles utilisés pour prédire le comportement de la matière dans des conditions similaires à celles générées lors d’une explosion nucléaire, qui est un objectif principal pour le NIF.

    La mission principale du NIF est de fournir un aperçu expérimental et des données au Stockpile Stewardship Program (validation des armes nucléaires sans recours aux essais nucléaires) de la National Nuclear Security Administration. Cette expérience est une étape importante dans la démonstration continue que l’arsenal nucléaire peut être conservé en toute sécurité, rester sécurisé et fiable sans un retour aux essais nucléaires. Ces expériences jouent également un rôle clé en science fondamentale et pour la mise en place de nouvelles sources d’énergie.

    Source : Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) et American Physical Society (APS)

    Pour en savoir plus, vous pouvez lire « Fusion Laser : vers une source d’énergie commerciale viable« 

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