Les États-Unis prouvent que certains cryoaimants résistent aux neutrons dans un réacteur nucléaire en activité

Les récentes avancées scientifiques ouvrent des perspectives prometteuses pour l’avenir de l’énergie de fusion, une source potentiellement illimitée et durable. Un nouvel étude révolutionnaire menée par le Massachusetts Institute of Technology (MIT) a dissipé un doute majeur qui pesait sur l’utilisation des aimants supraconducteurs dans les réacteurs de fusion nucléaire. En apportant la preuve que la radiation ne dégrade pas ces aimants, les chercheurs ont levé un obstacle significatif, renforçant ainsi la confiance dans la technologie de fusion.

Les aimants supraconducteurs dans l’énergie de fusion

Les aimants supraconducteurs à haute température, fabriqués à partir d’oxyde de cuivre-baryum-terre rare (REBCO), jouent un rôle essentiel dans le développement des centrales de fusion. Ces aimants génèrent des champs magnétiques puissants, indispensables pour confiner le plasma extrêmement chaud nécessaire aux réactions de fusion. Lors de ces réactions, deux atomes d’hydrogène fusionnent pour former de l’hélium, libérant ainsi de l’énergie.

Des tests initiaux avaient soulevé des inquiétudes quant à la possibilité que la radiation neutronique dans une centrale de fusion réduise la capacité de ces aimants à transporter le courant électrique sans résistance. Cette réduction critique du courant aurait pu compromettre l’efficacité des centrales de fusion. Cependant, la nouvelle étude a fourni des preuves claires que cet effet, connu sous le nom de « beam on effect », n’est pas un problème, éliminant ainsi un obstacle majeur pour l’avenir de l’énergie de fusion.

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La préoccupation initiale

Au cours des premières expériences menées au MIT, les chercheurs ont observé une chute inexplicable du courant critique des bandes REBCO lorsqu’elles étaient exposées à une radiation similaire à celle d’une centrale de fusion. Contrairement aux tests précédents, qui mesuraient les aimants après exposition, ces tests les ont mesurés en temps réel pendant l’irradiation.

Les résultats étaient stupéfiants ! Le courant critique a chuté de 30 % pendant l’irradiation, suscitant des inquiétudes quant à la capacité des réacteurs de fusion à fonctionner efficacement. Alexis Devitre, étudiant diplômé du MIT, se souvient de l’impact de cette découverte : « Je me souviens de la nuit où nous l’avons vu pour la première fois. Nous étions dans le laboratoire d’accélération, et soudainement, le courant a chuté. C’était un moment important, car cela suggérait que les aimants de fusion pourraient ne pas fonctionner comme prévu. »

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Identifier la véritable cause

Pour élucider cet effet, l’équipe du MIT, dirigée par les professeurs Michael Short, Dennis Whyte et Zachary Hartwig, a mené une série d’expériences rigoureusement contrôlées. Ils ont testé les bandes REBCO sous différentes conditions de radiation et ont découvert quelque chose de surprenant : la suppression du courant critique n’avait rien à voir avec le bombardement de neutrons. En réalité, elle était causée par le simple échauffement induit par le faisceau d’ions utilisé dans les expériences.

Pour confirmer cela, les chercheurs ont répété leurs tests de nombreuses fois, recueillant plus de mille points de données. Ils ont comparé des conditions où les aimants étaient uniquement chauffés à des conditions où ils étaient à la fois chauffés et irradiés. Les résultats étaient identiques. Cela signifie que l’effet « beam on » n’était pas dû à des dommages causés par la radiation, mais simplement à un échauffement temporaire, un phénomène qui ne se produirait pas dans une centrale de fusion équipée de systèmes de refroidissement.

Une avancée pour l’énergie de fusion

Cette découverte offre une précieuse assurance aux entreprises d’énergie de fusion. Le professeur Short déclare : « Personne ne savait vraiment si cela poserait problème, mais maintenant, nous pouvons affirmer avec certitude que ce n’est pas une préoccupation. » Cela permet aux entreprises d’avancer avec confiance dans le développement des réacteurs de fusion.

Au-delà de l’énergie de fusion, cette découverte est également importante pour d’autres domaines utilisant des aimants REBCO, tels que la propulsion des satellites et les accélérateurs de particules. L’équipe se concentre désormais sur des études à plus long terme pour comprendre comment ces aimants réagissent à des années d’exposition aux radiations. Toutefois, cette recherche a éliminé un facteur de risque majeur. En prouvant que ce problème n’existe pas, les scientifiques peuvent concentrer leurs efforts sur d’autres défis cruciaux pour réaliser l’énergie de fusion pratique et durable.

Au fur et à mesure que nous faisons des progrès vers l’énergie de fusion, quelles autres innovations technologiques aideront à surmonter les défis restants pour atteindre cet objectif ambitieux ?