Révolution en fusion nucléaire : Moins de tritium pour plus d’énergie.
La fusion nucléaire tant espérée vient de connaître une belle avancée et pour une fois sur ce site il ne s’agit pas d’une énième nouvelle forme de réacteur mais d’une découverte sur le combustible nécessaire à la réaction ! Selon une étude récente du Laboratoire de Physique des Plasmas de Princeton (PPPL), ajuster la propriété quantique connue sous le nom de spin pour les combustibles nécessaires à la fusion pourrait limiter l’utilisation du tritium dont les réserves sont sporadiques et très limitées sur Terre.
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Une nouvelle approche pour le combustible nécessaire à la fusion
L’innovation réside dans l’utilisation modifiée des combustibles nécessaires à la fusion, principalement le deutérium et le tritium, pour augmenter l’efficacité de la réaction. Les chercheurs proposent d’accroître la proportion de deutérium tout en appliquant une technique de polarisation de spin sur une partie des combustibles. Cette méthode permettrait de brûler le tritium de manière beaucoup plus efficace, réduisant ainsi les quantités nécessaires de ce précieux élément pour maintenir les réactions de fusion.
Le tritium, un élément en danger
Les réserves mondiales de tritium sont limitées et en déclin. Le stock de tritium disponible est estimé à environ 25 kg et devrait atteindre son maximum avant la fin de la décennie. L’inventaire global du tritium naturel est évalué à environ 3,5 kg. La production naturelle annuelle de tritium est estimée entre 0,15 et 0,2 kg. La production artificielle annuelle de tritium est d’environ 20 kg, principalement issue des réacteurs nucléaires de type CANDU. Il reste actuellement environ 30 à 40 kg de tritium provenant des essais nucléaires atmosphériques, répartis principalement dans les océans. Ce stock devrait décliner rapidement, posant potentiellement des problèmes pour le développement de la fusion nucléaire qui nécessite du tritium comme combustible.
Des modèles prometteurs pour une fusion plus efficace
Les modèles développés par les scientifiques du PPPL montrent que cette nouvelle stratégie permettrait de conserver la puissance de fusion tout en optimisant l’utilisation du tritium. L’étude publiée dans la revue Nuclear Fusion suggère que le tritium pourrait être brûlé jusqu’à dix fois plus efficacement, ouvrant la voie à des systèmes de fusion plus compacts et moins coûteux.
Avantages multiples d’une fusion économique
Minimiser les besoins en tritium grâce à une meilleure efficacité de combustion a plusieurs avantages. Cela pourrait réduire la taille globale des centrales de fusion, facilitant leur licence, leur implantation, et leur construction. De plus, comme le tritium est radioactif, diminuer sa quantité utilisée apporte également des bénéfices en termes de sécurité, réduisant les risques de fuite ou de contamination.
Suite donnée à la recherche
Bien que des avancées significatives aient été réalisées, des recherches supplémentaires sont nécessaires pour pleinement intégrer et optimiser l’utilisation du combustible polarisé par spin dans les réacteurs de fusion. Le Département de l’Énergie des États-Unis a déjà financé des études sur certaines des technologies nécessaires pour injecter ce combustible dans les réacteurs de fusion, marquant le début d’un nouveau domaine de recherche technologique potentiel.
Cet article explore l’impact potentiel de la nouvelle technique de polarisation de spin sur l’efficacité de la fusion nucléaire, proposée par les chercheurs du PPPL. En réduisant la quantité de tritium nécessaire et en augmentant l’efficacité de la combustion, cette approche pourrait révolutionner la production d’énergie par fusion, rendant la technologie plus accessible, plus sûre et plus économique.
Source : https://www.pppl.gov/news/2024/spinning-fusion-fuel-efficiency
Image : Wikimedia Commons
Bonjour,
Le tritium n’est pas un métal !
C’est l’un des isotopes de l’hydrogène (un proton, deux neutrons). Si l’on parle potentiellement d’ “hydrogène métallique”, c’est pour désigner un état rare (pressions extrêmes de millions de Pa) pour lesquelles on a prédit un comportement métallique de l’hydrogène, mais, malgré de nombreuses tentatives, sa réalisation et son observation n’ont pas à ce jour été réalisés.
Bref, en conclusion, ni l’hydrogène (parfois appelé protium pour le distinguer de ses isotopes), ni le deterium, ni le tritium ne sont des métaux…
Rt si c’était le seul problème que doit résoudre la fusion contrôlée, on pourrait encore y croire…..
C’est une avancée de pouvoir réduire le besoin en tritium pour la réaction de fusion D-T.
Mais s’agissant des réserves de tritium, c’est un faux problème, elle sont faibles, de un parce que c’est un produit réglementé servant à la fabrication des bombes H et de deux parce qu’on a pas l’utilité actuellement d’en avoir plus.
Les seules utilisations actuelles sont principalement militaires et les quantités nécessaires sont très faibles (quelques 10aines de g par tête). Le tritium est difficile à stocker à température ambiante (il passe à travers l’acier par ex.) et il a une demi-vie assez courte (~12ans)ce qui veut dire que tous les 12 ans on perd la moitié du stock.
Il n’y a donc aucun intérêt à avoir des stocks important de tritium si on ne l’utilise pas.
Enfin, le tritium n’est pas si indispensable que ça, il existe d’autres réactions de fusion qui n’en utilisent pas. C’est la plus facile à obtenir mais elle a le désavantage de générer un flux neutronique, qui détériore les composants du réacteur et génère des déchets nucléaires (par activation des structures du réacteur). Une fois la fusion D-T maîtrisée, il faudra essayer d’obtenir la même chose avec une réaction de fusion sans flux neutronique.
Si c’était un faux problème, la Chine n’envisagerait pas de chercher de l’hélium 3 sur la lune pour produire du tritium…