Le dernier jour de fonctionnement, le tokamak du MIT a établi un nouveau record mondial de pression de plasma

Des scientifiques et des ingénieurs du Massachusetts Institute of Technology ont battu leur propre record du monde pour la pression du plasma, un élément clé pour générer de l'énergie à partir de la fusion dans un tokamak. Le réacteur nucléaire Alcator C-Mod a obtenu un résultat de 2,05 atmosphères, soit 15% de plus que le précédent.

L'expérience a été réalisée le dernier jour de fonctionnement de l'Alcator C-Mod - 23 septembre 2016. Le financement du projet est terminé . Le réacteur Alcator C-Mod est en service au MIT depuis 23 ans, et pendant ce temps, il a établi à plusieurs reprises un record de pression de plasma dans un tokamak. Le précédent en 1,77 atmosphère a été créé en 2005.

Le C-mod est le seul réacteur à fusion thermonucléaire compact au monde qui peut créer un champ magnétique en induisant 8 Tesla - 160 mille fois plus fort que le champ magnétique terrestre. Il vous permet de créer un plasma dense et chaud, qui peut être stable à des températures supérieures à 80 millions de degrés Celsius.

Pour obtenir un effet record, les chercheurs du MIT ont créé un champ magnétique de 5,7 Tesla. C'était suffisant pour chauffer le plasma à 35 millions de degrés Celsius - une température deux fois supérieure à la température du noyau solaire. Il a fallu 4 mégawatts d'énergie pour chauffer le plasma. Pendant l'expérience, 300 billions de réactions de synthèse par seconde se sont produites dans le plasma.

"Ce résultat confirme que la haute pression nécessaire pour brûler le plasma est mieux obtenue avec des tokamaks à champ magnétique élevé tels que l'alcator C-Mod", a déclaré Riccardo Betty, professeur au Département de mécanique et d'astronomie de l'Université de Rochester. Outre les physiciens du MIT, des scientifiques du Princeton Plasma Physics Laboratory, du Oak Ridge National Laboratory et de General Atomics ont participé à l'organisation de l'expérience.

«Il s'agit d'une réalisation remarquable qui met en évidence le programme Alcator C-Mod très réussi au Massachusetts Institute of Technology. Une pression plasmatique record approche de l'énergie pratique de la fusion », a déclaré Dale Mead , ancien directeur adjoint du Laboratoire de physique des plasmas de Princeton, qui n'était pas directement impliqué dans l'expérience.


Pour qu'une réaction de fusion thermonucléaire se déroule avec succès sur Terre, il faut apprendre à garder le plasma chaud (au-dessus de 50 millions de degrés) dans un tokamak dans un état stable sous haute pression dans un certain volume. C'est pourquoi jusqu'à présent, les scientifiques du Massachusetts Institute of Technology ont accordé une attention particulière à cette variable. Leur tokamak mène en termes de pression, et peu d'attention est accordée à deux autres variables - le volume et la température. Les employés du MIT sont convaincus que si les scientifiques du monde entier peuvent résoudre le problème de la pression, il sera possible de dire que les 2/3 du chemin vers l'obtention d'une source d'énergie thermonucléaire ont déjà été parcourus.



La fusion thermonucléaire est le même processus qui se produit dans les entrailles du soleil. En fait, l'étoile est un réacteur thermonucléaire naturel. L'énergie libérée lors de la synthèse est suffisante pour émettre de puissants flux de lumière et de particules. Si sur Terre, il sera possible de reproduire les conditions dans lesquelles deux noyaux atomiques légers peuvent s'unir en un plus lourd, surmontant les forces répulsives, puis à long terme, l'humanité sera en mesure de remplacer les centrales nucléaires traditionnelles. Cette solution présente de nombreux avantages. Les principaux composants du combustible - le deutérium et le tritium - sont extraits de l'eau et du lithium. Le deutérium nous durera des millions d'années, le lithium pendant plusieurs centaines d'années. De plus, les centrales électriques seront plus sûres. La densité du carburant dans l'espace de réaction sera très faible: moins d'un gramme de carburant deutérium / tritium pour 1000 mètres cubes.Toute défaillance refroidira le plasma et arrêtera la réaction, et le deutérium, le lithium et l'hélium obtenus pendant la réaction ne sont pas radioactifs. Seul le tritium est un danger, mais sa demi-vie n'est que de 12,6 ans. Il sera produit et utilisé dans un réacteur nucléaire, de sorte que la conception des centrales nucléaires sera conçue de manière à éviter sa libération. Enfin, dans les centrales électriques du futur, l'énergie sera produite sans combustible nucléaire irradié. C'est pourquoi les scientifiques du monde entier font tant d'efforts pour atteindre cet objectif, même si cela peut prendre même une douzaine d'années.Il sera produit et utilisé dans un réacteur nucléaire, de sorte que la conception des centrales nucléaires sera conçue de manière à éviter sa libération. Enfin, dans les centrales électriques du futur, l'énergie sera produite sans combustible nucléaire irradié. C'est pourquoi les scientifiques du monde entier font tant d'efforts pour atteindre cet objectif, même si cela peut prendre même une douzaine d'années.Il sera produit et utilisé dans un réacteur nucléaire, de sorte que la conception des centrales nucléaires sera conçue de manière à éviter sa libération. Enfin, dans les centrales électriques du futur, l'énergie sera produite sans combustible nucléaire irradié. C'est pourquoi les scientifiques du monde entier font tant d'efforts pour atteindre cet objectif, même si cela peut prendre même une douzaine d'années.

Aujourd'hui, le principal obstacle est le fait que les réacteurs utilisent plus d'énergie qu'ils n'en créent. Pendant la rotation du plasma chaud, de courts éclairs se produisent, que les tokamaks ne peuvent pas supporter longtemps. 6 minutes et 30 secondes est le record que le tokamak français a pu établir en 2003. Idéalement, vous devez créer un réacteur capable de produire un plasma autosuffisant. Par conséquent, 35 pays, dont la Russie, les États-Unis, la Chine et l'Union européenne, investissent désormais dans la construction du réacteur ITER en France, ce qui devrait résoudre ce problème. Le gouvernement américain, également intéressé par la construction, a décidé d'abandonner le financement d'Alcator C-Mod au profit d'ITER. Dans la mise en œuvre de ce projet, en fait, les réalisations les plus importantes et les plus importantes sont utilisées, qui ont été obtenues dans les conceptions et les matériaux pour C-Mod.



Maintenant, l'équipe de fusion nucléaire du MIT va essayer d'utiliser de nouveaux supraconducteurs à haute température qui peuvent produire des champs magnétiques plus forts sans chauffage ni consommation d'électricité. Ces supraconducteurs devraient constituer la base de la conception du réacteur compact robuste et abordable de 270 mégawatts. On estime que l'ARC sera capable de produire la même quantité d'énergie que l'ITER, mais aura la moitié de sa taille.

Source: https://habr.com/ru/post/fr398453/