Un « soleil artificiel » n’est pas réellement la reproduction d’un soleil au sein d’un laboratoire, tel qu’une imagerie hollywoodienne pourrait le représenter. Il s’agit plus spécifiquement d’une machine sous forme de réacteur à fusion nucléaire. Depuis 2006, la Chine dispose d’un engin de la sorte, appelé Experimental Advanced Superconducting Tokamak. Depuis quelques années, un nouveau projet plus performant est en travaux : HL-2M Tokamak. Ce réacteur vient d’être activé pour la première fois, comme l’a annoncé la Chine le 5 décembre 2020.
Les réacteurs à fusion nucléaire sont une promesse énergétique pour le futur, en tant qu’énergie propre sans émissions de gaz à effet de serre ni déchets polluants. Les recherches de la Chine pour HL-2M Tokamak sont inscrites dans des objectifs nationaux mais, sur le plan scientifique, cela fait aussi partie du projet international ITER, impliquant 35 pays. L’objectif est d’atteindre la première installation de fusion atteignant une quantité d’énergie nette — plus d’énergie produite que d’énergie nécessaire pour fonctionner.
Le Tokamak HL-2M.
Source : Mlcumi
La performance d’un réacteur à fusion nucléaire s’analyse en grande partie par la quantité de chaleur qu’il émet : plus les températures sont élevées, plus on peut récupérer d’énergie. Le HL-2M Tokamak est capable d’atteindre jusqu’à 200 millions de degrés : 100 millions de degrés au niveau des électrons ; auxquels s’ajoutent entre 50 et 100 millions de degrés ioniques. Au total, c’est une chaleur largement supérieure à celle atteinte par notre Soleil, à savoir 15 millions de degrés.
Les mêmes réactions qu’au sein du Soleil
Il se produit, au sein du réacteur, le même type des réactions qu’au sein du soleil : la transformation de l’hydrogène en hélium. Au sein d’une chambre à vide (en forme de donut), on injecte du gaz au deutérium, isotope naturel de l’hydrogène, puis on fait passer un courant électrique au sein de cette chambre. En étant ainsi chauffé, l’hydrogène entre en fusion et se retrouve alors dépouillé de ses électrons, ce qui génère du plasma, un état de la matière entièrement ionisé. Il faut ensuite stabiliser ce plasma au sein de ce champ magnétique, afin d’en récupérer l’énergie via les parois pour produire de l’électricité. Plus la chaleur ionique est élevée (plus le plasma est chaud), plus l’énergie récupérable est élevée. Le courant électrique peut ainsi atteindre des milliers d’ampères. Cela se déroule comme au sein d’une étoile, où cette réaction de fusion, l’hydrogène se transformant en hélium, génère l’énergie et donc la « brillance ». L’objectif, en redirigeant l’énergie, est donc d’allumer une ampoule par le même processus physicochimique faisant briller un soleil, pour le résumer simplement.
La stabilisation du plasma est cruciale, mais il s’agit d’une des parties les plus délicates. Si le champ n’est pas stable, les parois du dispositif sont endommagées. Pour l’instant, cet obstacle est la raison pour laquelle les réacteurs à fusion nucléaire ne sont pas encore viables au quotidien : la stabilisation n’a pas lieu assez longuement. Les recherches associées au projet international ITER visent à trouver des solutions à ce type de problèmes. Toutes ces avancées dans différents pays contribueront à finaliser un réacteur à fusion du plus haut niveau, qui est en cours d’assemblage, en France.
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