Une avancée en fusion nucléaire : comment le tungstène a tenu le plasma infernal

Contenir le soleil sur Terre, un défi de géant

Vous savez, la fusion nucléaire, c’est ce vieux rêve de reproduire l’énergie du soleil ici-bas. L’idée, c’est de faire fusionner des noyaux atomiques légers sous une chaleur et une pression colossales. Mais bon, imaginer c’est une chose, réaliser c’en est une autre ! Comment diable contenir un plasma aussi chaud, sans que tout parte en fumée ? C’est là que ça se corse.

Et puis, un petit miracle s’est produit dans le sud de la France. Dans un réacteur expérimental, un changement de matériau a tout changé. On est passé du carbone au tungstène, ce métal méconnu, et les résultats sont… franchement prometteurs. Ça nous rapproche, peut-être, de cette énergie « illimitée » dont tout le monde parle. Enfin, il faut rester prudent, hein.

WEST, KSTAR : quand le tungstène devient la star

Alors, voilà l’histoire. En Provence, il y a ce réacteur un peu particulier qu’on appelle WEST. Un drôle d’acronyme pour Tungsten (W) Environment in Steady-state Tokamak. C’est le successeur du vieux Tore Supra, et ils ont fait un pari osé : remplacer tout l’intérieur, qui était en tuiles de graphite (du carbone, donc), par du tungstène. Et pas pour faire joli !

Les résultats, annoncés récemment, font tourner la tête. Le WEST a réussi à maintenir un plasma à la température folle de 50 millions de degrés Celsius. Pendant six minutes entières. Et ce n’est pas tout : il a atteint des densités et des énergies supérieures à tout ce qu’on avait vu avant avec du carbone. C’est un vrai bond en avant.

Et ça, c’est sans parler des Coréens ! Déjà en avril 2024, l’Institut coréen de l’énergie de fusion annonçait que son réacteur KSTAR avait maintenu un plasma à 100 millions de degrés. Leur secret ? Un « divertor » – une sorte d’échappement pour tokamak – également en tungstène. On dirait bien que ce métal a le vent en poupe.

D’ailleurs, petite anecdote pour les curieux : sur le tableau périodique des éléments, le tungstène s’écrit avec un W. Pas très logique, me direz-vous. En fait, ça vient de « wolframite », le nom du minerai dans lequel on le trouve souvent. L’Histoire réserve des surprises.

Pourquoi abandonner le carbone ? Les défis du nouveau matériau

Alors, pourquoi se compliquer la vie avec ce changement ? Le carbone, c’était pas si mal, non ? Il a un point de fusion très élevé, c’est vrai. Mais voilà le hic : son masse atomique est relativement élevée par rapport au tungstène. En pratique, ça veut dire qu’il peut « retenir » le combustible de fusion dans les parois. Et ça, c’est un problème de taille pour l’avenir.

Parce qu’un réacteur commercial devra être autonome. Il devra « produire » son propre combustible, notamment du tritium, directement à partir des réactions. Si les parois l’absorbent, c’est l’impasse.

Mais attention, le tungstène n’est pas la solution magique non plus. C’est un matériau capricieux. Luis Delgado-Aparicio, un responsable du projet à l’Université de Princeton, le dit avec humour : travailler avec du tungstène, « c’est la différence entre essayer d’attraper votre chaton à la maison et essayer de caresser le lion le plus sauvage ». Une petite impureté, un minuscule morceau qui s’en détache, et pouf ! Ça peut refroidir le plasma localement. Et quand on vise des températures sept fois plus chaudes que le cœur du soleil, un refroidissement, même infime, c’est catastrophique.

C’est pour maîtriser cette bête sauvage que l’équipe de WEST a dû innover. Ils ont utilisé une nouvelle technologie de caméra très pointue, la caméra multi-énergie à rayons X mous (ME-SXR). « Nous utilisons les rayons X émis et leur intensité pour diagnostiquer le plasma », explique Delgado-Aparicio. Ça leur permet de voir comment il bouge, de mesurer sa température, sa vitesse… tout ! Sans ces détecteurs fiables, ils navigueraient à l’aveugle.

Un effort mondial pour ITER, le futur géant de la fusion

Tout ce travail sur WEST ne se fait pas dans un coin. C’est une pièce d’un puzzle bien plus grand. Le réacteur fait partie d’un programme international de l’Agence Internationale de l’Énergie Atomique, le CICLOP (Coordination on International Challenges on Long duration OPeration). Xavier Litaudon, qui dirige ce programme, est enthousiaste : cette nouvelle caméra « ouvrira une nouvelle voie en termes d’analyse ». Elle permettra de mesurer la présence même du tungstène dans le plasma, de comprendre comment il voyage des parois vers le cœur de la réaction. C’est crucial.

Et la cible finale, vous la connaissez peut-être : c’est ITER, l’énorme réacteur expérimental international en construction, lui aussi en France, pas très loin de WEST. En 2023, ITER a pris une décision majeure : abandonner le béryllium prévu pour ses parois internes et… opter pour le tungstène. Vous l’aviez deviné !

Du coup, chaque donnée, chaque minute de plasma maintenu par WEST prend une valeur inestimable. Quand ITER sera pleinement opérationnel, les leçons apprises sur ce petit frère en tungstène lui seront précieuses. WEST est un peu le laboratoire-test, le terrain d’essai qui pave la route au géant. C’est un bel exemple de coopération scientifique, où chaque avancée, même modeste, sert un objectif commun colossal.

Conclusion : Une étape de plus sur un chemin encore long

Alors, est-ce que le rêve de l’énergie de fusion infinie est pour demain ? Probablement pas. Mais ce qu’on a vu avec WEST et KSTAR, c’est une réelle avancée dans la maîtrise de la stabilité du plasma. Le tungstène se révèle être un matériau-clé, malgré ses défis. Il nous permet d’envisager des réactions plus longues, plus denses, plus énergétiques.

Le chemin reste long, semé d’embûches techniques et scientifiques. Mais chaque « miracle » comme celui-ci, chaque fois qu’on arrive à tenir cette fournaise stellaire un peu plus longtemps, nous rapproche un peu plus de l’objectif. C’est une course de patience, faite de collaborations internationales et d’ingéniosité. Et pour une fois, c’est un métal rare, le tungstène, qui tient le premier rôle.

Selon la source : popularmechanics.com

Ce contenu a été créé avec l’aide de l’IA.