La technologie de fusion nucléaire développée par la start-up américaine Zap Energy vient d’être validée. Leur prototype dévoilé en octobre 2024 aurait produit des plasmas thermiques stables, une étape essentielle pour être utilisé. Un plasma stable est indispensable pour maintenir les fortes températures, car une instabilité peut conduire à une dissipation d’énergie, ce qui diminuerait l’efficacité du processus.
Dans le cadre d’une série d’expériences, au cours desquelles 433 tirs de plasma ont été analysés, les chercheurs de Zap ont pu constater que les émissions de neutrons étaient presque complètement isotropes. C’est-à-dire que leurs propriétés étaient les mêmes dans toutes les directions. D’après Interesting Engineering, il s’agirait d’un bon signe que la fusion se déroule de manière contrôlée dans le réacteur.
Il existe aujourd’hui plusieurs méthodes de fusion testées. La plus répandue – et pour l’instant la plus prometteuse – est la fusion par confinement magnétique, mise en application avec les réacteurs Tokamak, dont la forme de beignet permet de maintenir le plasma à haute température par champ magnétique. C’est notamment le processus utilisé dans le cadre du projet ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor).
La technologie développée par Zap est différente. Baptisée FuZE, le dispositif est basé sur la fusion par Z-pinch. Il se présente comme un cylindre et par un effet de pincement, envoi un courant électrique très puissant pour générer un champ magnétique qui comprime un plasma chaud. Sous une telle chaleur et une telle pression, les noyaux d’hydrogène fusionnent pour former un noyau d’hélium, ce qui libère des neutrons hautement énergétiques. Les flux de plasma qui se déplacent « en cisaille », (c’est-à-dire à différentes vitesses entre les couches) sont ainsi plus stables.
Contrairement à la fusion par « faisceau-cible » (une autre méthode), qui entraîne des émissions anisotropes, la technologie de Zap émet des neutrons isotropes : l’énergie ne varie pas selon la direction. « Cela signifie que nous pouvons doubler la taille du plasma et nous attendre à ce que le même type d’équilibre existe« , a déclaré Uri Shumlak, co-fondateur de Zap
Pour Zap, ces résultats sont le fruit d’un long travail de recherche. La fusion par Z-pinch est en réalité l’un des concepts de fusion les plus anciens. Il remonte aux années 1950, au Royaume-Uni, lorsqu’a été montée l’expérience ZETA. L’objectif de créer de la fusion thermique n’avait pas pu être atteint à l’époque. La fusion observée ayant été confondue avec des interactions faisceau-cibles causés par des instabilités magnétiques.
Commentaire
Si l’on encore loin de la maîtriser, la technologie de fusion nucléaire porte en elle de nombreux espoirs quant au futur de l’énergie. En envoyant deux isotopes d’hydrogène dans un réacteur circulaire appelé «tokamak» soumis à un magnétisme extrême, ceux-ci fusionnent et produisent un plasma extrêmement chaud, donc de l’énergie, le tout de manière plus propre et sécurisée que la fission que nous connaissons aujourd’hui.
Si les très grands projets financés par les États sont les plus importants espoirs de la fusion, les promesses de cette technologie amènent de plus petits projets expérimentaux à voir le jour. C’est le cas de Zap Energy, une start-up basée à Seattle.
Plutôt que de recourir aux coûteuses bobines magnétiques en cuivre utilisées dans les tokamaks, Zap Energy souhaite s’appuyer sur le champ magnétique créé par le plasma lui-même. Cette technique, appelée «striction axiale» ou «Z-pinch», est étudiée depuis les années 1950, mais reste beaucoup moins populaire que celle des réacteurs circulaires à cause de son instabilité . Lors des tentatives de création de réacteurs Z-Pinch, le plasma se tordait et finissait par s’effondrer sur lui-même.
Cependant, en 2019, une équipe de scientifiques de l’Université de Washington est parvenue, en utilisant la mécanique des fluides, à lisser continuellement le plasma, donc à éviter qu’il ne se déforme et à le rendre potentiellement utile pour une production continue d’énergie.
L’un des auteurs de cette étude, Uri Shumlak, est le fondateur de Zap Energy. Il affirme aujourd’hui que les simulations de son réacteur expérimental, le FuZE-Q, fonctionnent parfaitement.
L’objectif à terme est de parvenir à produire en masse des FuZE-Q suffisamment petits pour tenir dans un garage, et d’autres suffisamment grands pour pouvoir alimenter une ville.
Pour en arriver là. il va falloir que les tests réels soient aussi efficaces que les simulations. Ensuite, si le FuZE-Q résiste théoriquement à une alimentation de 500 kiloampères (kA), et est conçu pour en supporter 650., cette puissance est tout juste suffisante pour obtenir le seuil de rentabilité du réacteur à partir duquel il produirait plus d’électricité qu’il n’en consomme. Autant dire que l’alimentation de villes entières n’est pas pour tout de suite. Si cela arrivait, c’est le monde dans son ensemble qui pourrait s’en trouver bénéficiaire
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