Simulation sur ordinateur de la turbulence du plasma dans un tokamak sphérique. Crédit : Image reproduite avec l’aimable autorisation de Walter Guttenfelder du Princeton Plasma Physics Laboratory
La science de l’énergie de fusion est un domaine multidisciplinaire axé sur la science nécessaire pour développer une source d’énergie basée sur une réaction de fusion thermonucléaire contrôlée. La fusion se produit lorsque deux noyaux se combinent pour former un nouveau noyau. Ce processus se produit dans notre Soleil et d’autres étoiles. Créer les conditions de la fusion sur Terre implique de générer et de maintenir un plasma. Les plasmas sont des gaz si chauds que les électrons sont libérés des noyaux atomiques. Les chercheurs utilisent des champs électriques et magnétiques pour contrôler la collection d’ions et d’électrons qui en résulte, car ils ont des charges électriques. À des températures suffisamment élevées, les ions peuvent surmonter les forces électrostatiques répulsives et fusionner. Ce processus, la fusion, libère de l’énergie.
Faits en bref sur la science de l’énergie de fusion
- La fusion offre une source d’énergie potentielle à long terme qui utilise des réserves de combustible abondantes et ne produit pas de gaz à effet de serre ni de déchets radioactifs à vie longue.
- La fusion libère de l’énergie parce que la masse de son noyau lié est inférieure à la masse des protons et neutrons qui le composent ; le déficit de masse est converti en énergie par l’équation d’Einstein (E=mc2).
- Une camionnette remplie de combustible de fusion a l’équivalent énergétique de 2 millions de tonnes métriques de charbon, ou 10 millions de barils de pétrole.
Bureau des sciences du DOE : Contributions à la science de l’énergie de fusion
Le soutien du gouvernement américain à la recherche et au développement sur l’énergie de fusion a commencé dans les années 1950 à la Commission de l’énergie atomique, le prédécesseur du ministère de l’Énergie. Le soutien à la fusion se poursuit au sein de l’Office of Science du Département de l’énergie, qui dirige la recherche continue sur la base scientifique du confinement du plasma et d’autres domaines liés à l’énergie de fusion. Le programme d’énergie de fusion du DOE aide les chercheurs à se coordonner entre les nombreuses sciences fondamentales impliquées dans la fusion, notamment la physique des plasmas, l’ingénierie nucléaire et le calcul scientifique avancé. Les scientifiques peuvent créer des conditions de fusion avec diverses techniques qui utilisent une variété de méthodes magnétiques, électriques et autres pour façonner et contrôler le plasma. Par exemple, les installations de recherche sur le confinement magnétique aux États-Unis et au Royaume-Uni ont aidé les chercheurs à mieux comprendre comment maintenir les réactions de fusion et même générer de l’énergie à partir de celles-ci. Ces progrès ont motivé la collaboration internationale sur l’expérience ITER, qui vise à construire et à exploiter une expérience de combustion de plasma basée sur un concept de confinement magnétique appelé tokamak. La contribution américaine à ITER est gérée par le programme Fusion Energy Sciences (FES) au sein de l’Office of Science. Une fois construit, ITER sera le plus grand centre international de recherche scientifique au monde.
Remerciements
Matthew Lanctot, Bureau des sciences du DOE des États-Unis
