Des physiciens californiens ont validé une technologie d’ondes radio qui pourrait permettre aux centrales électriques à fusion commerciales de fonctionner 24 heures sur 24. Résultats publiés dans Lettres d’examen physique montrent le premier test réussi de « commande de courant hélicon » à l’intérieur d’un plasma de fusion chaude.
Les chercheurs de l’installation nationale de fusion DIII-D ont utilisé une antenne spécialement conçue à cet effet. Ils ont envoyé des ondes radio haute fréquence directement dans du gaz ionisé. Cela produit un courant électrique interne qui maintient la réaction stable.
« L’entraînement de courant Helicon est une solution intéressante pour conduire le courant afin de maintenir le fonctionnement du tokamak en régime permanent dans des conditions de réacteur », ont déclaré les chercheurs dans une nouvelle étude.
« Des expériences DIII-D dédiées ont été menées avec un système hélicon de niveau MW et ont démontré avec succès le dépôt de puissance du cœur et l’entraînement de courant avec des ondes hélicon lancées via une antenne à ondes progressives. »
Comparaison des alternatives de lecteur actuelles
Cette étape importante survient alors que les développeurs du monde entier se heurtent à un mur avec des conceptions concurrentes. Les tokamaks en Chine et en France utilisent une méthode appelée propulsion hybride inférieure. Cependant, ce système cesse de fonctionner lorsque la densité du carburant atteint des niveaux commerciaux.
Une approche alternative choisie pour le projet de centrale électrique STEP en Grande-Bretagne utilise des faisceaux micro-ondes. Bien que simples à installer, ces poutres consomment beaucoup trop d’énergie pour être commercialement viables.
Les ondes hélicon offrent une voie médiane, fournissant de l’énergie en profondeur dans le carburant de manière efficace. Pourtant, le concept a presque disparu de l’histoire. Les physiciens ont testé ce mécanisme pour la première fois dans les années 1980 sous le nom de « transmission par ondes rapides ». Mais chaque tentative a échoué.
Les modèles mathématiques ont des explications à cela. Les ondes glisseraient à travers le combustible à moins que le plasma n’atteigne des températures et des pressions immenses, dignes d’un réacteur. Faute de telles machines, la communauté de la fusion a mis l’idée de côté pendant des décennies.
Fournir le lien manquant
L’ingénierie moderne a finalement rattrapé la théorie. Le matériel moderne de l’installation DIII-D a permis aux ingénieurs de reproduire les conditions proches du réacteur. Ils ont combiné cela avec une antenne avancée « ligne de peigne ». Il lance le signal radio selon un angle exact à travers le champ magnétique. Des instruments de haute précision ont confirmé que le combustible absorbait le faisceau, générant le courant cible en profondeur dans le noyau du plasma.
Trouver une source de courant alternative est essentiel si la fusion doit alimenter un réseau électrique. La plupart des réacteurs d’essai conduisent leur courant à l’aide d’une énorme bobine magnétique située au centre de la chambre. Cette bobine agit comme un transformateur géant.
Étant donné que les transformateurs nécessitent un champ magnétique en constante évolution pour produire de l’électricité, le système manque inévitablement de capacité de charge. Les réacteurs doivent s’arrêter et se réinitialiser toutes les quelques minutes. Le cycle constant entre la chaleur brûlante et le refroidissement soudain fatigue gravement les parois du réacteur.
Un phénomène naturel appelé courant d’amorçage alimente une partie de ce flux. Même ainsi, le carburant dans la zone médiane nécessite toujours un soutien externe. Le lecteur Helicon fournit ce chaînon manquant, même s’il reste encore beaucoup d’ingénierie. Les essais récents ont vérifié la physique du cœur à des niveaux de puissance modestes et dans des modes de faible confinement.
Les ingénieurs doivent désormais construire des générateurs de vagues beaucoup plus puissants pour prouver que le système peut résister à des opérations à pleine puissance. Si cela réussit, cela pourrait transformer des prototypes de fusion pulsée en centrales électriques en régime permanent.
