Le super-aimant britannique qui veut dompter le Soleil.
Dans une banlieue près d’Oxford, des ingénieurs de la start up Tokamak Energy viennent de reproduire les conditions magnétiques pour assurer le fonctionnement d’une centrale à fusion, sans plasma, sans rayonnement mais avec un aimant.
Cette prouesse technologique, baptisée Demo4, est un système unique d’aimants supraconducteurs à haute température (HTS), capable de produire 11,8 teslas à -243 °C, avec sept millions d’ampères-tour injectés dans sa colonne centrale. C’est plus que ce qu’il faut pour contenir un plasma chauffé à des températures plus élevées que le cœur du Soleil.
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Le cœur de Demo4 : une boucle d’électricité et de froid
Demo4 est donc un système complet d’aimants supraconducteurs à haute température (high temperature superconducting ou HTS). Enfin, « haute température », c’est une façon de parler car ces aimants fonctionnent à -243 °C, soit 30 petits degrés au-dessus du zéro absolu !
Dans ces conditions polaires, Demo4 a réussi à produire un champ magnétique de 11,8 teslas, ce qui le place dans le club très fermé des générateurs de champs ultra-intenses. À titre de comparaison, un IRM médical tourne autour de 1,5 à 3 teslas.
Le système de Demo4 a en outre permis de faire circuler l’équivalent de sept millions d’ampères-tour dans sa colonne centrale (l’ampère-tour est une mesure qui combine le courant électrique et le nombre de spires d’un bobinage).
La clé pour contenir le plasma
Pour faire une fusion nucléaire, la recette est assez simple : il faut chauffer de l’hydrogène jusqu’à le transformer en plasma, c’est-à-dire un gaz où les électrons et les noyaux se promènent chacun de leur côté. Ensuite, il faut l’empêcher de toucher les parois du réacteur, sinon tout fond, y compris votre projet.
C’est là que les aimants entrent en jeu puisque ces derniers créent un champ magnétique torique qui enferme le plasma comme une guêpe dans une bouteille invisible.
Il faut pour arriver à cette objectif créer tout un réseau complexe : 14 aimants toroïdaux, 2 aimants poloïdaux, des bobines auxiliaires et des compensateurs.
Jusqu’à maintenant, on n’avait jamais réussi à tester un système complet d’aimants HTS dans une configuration réelle de tokamak. Demo4 est ainsi le premier à réussir cet exploit.
Des « super aimants » réalisés en matériaux supraconducteurs
Ces nouveaux «super aimants » sont faits de matériaux supraconducteurs à base d’yttrium, de baryum et de cuivre, ces aimants ont des propriétés fabuleuses. Ils peuvent transporter 200 fois plus de courant que du cuivre, sans aucune perte par effet Joule.
Ils sont en outre plus légers, plus compacts et coûtent moins cher à refroidir que leurs cousins en niobium-titane.
Cela ouvre la porte non seulement à des tokamaks plus petits et plus performants, mais aussi à des applications civiles inattendues.
Une technologie qui déborde du domaine nucléaire
Ces aimants pourraient avoir d’autres applications que dans le champ de la fusion nucléaire. Leur utilisation pourrait être utile par exemple dans les data centers, pour distribuer de l’électricité avec zéro perte, les moteurs d’avions électriques, où chaque kilo économisé compte, et même dans les trains à lévitation magnétique, où leur capacité à générer des champs puissants sans poids superflu serait une bénédiction.
D’autant plus que la fabrication de ces aimants serait applicable à grande échelle. Ce n’est pas un prototype unique qui coûte un bras à reproduire. C’est une technologie réplicable, industrialisable, et modulable.
Voir le plasma comme on ne l’a jamais vu
Autre cerise sur le gâteau technologique : l’entreprise britannique a aussi réussi une autre grande première récemment en filmant l’intérieur du Tokmak et son plasma en couleur et à haute vitesse.
Ces images permettent d’observer en direct les interactions entre le plasma et des matériaux comme le lithium, qui est testé pour refroidir la périphérie du plasma. L’objectif : réduire l’usure des parois du réacteur, un des talons d’Achille des tokamaks classiques. Cette approche s’appelle le mode X-point radiator, et elle pourrait bien devenir le futur standard opérationnel des centrales à fusion.
L’idée, c’est de faire transpirer le plasma au bon endroit, comme un moteur de Formule 1 qui dissipe sa chaleur là où c’est stratégique. Une fusion plus propre, plus durable, moins agressive pour les composants. Et donc plus réaliste industriellement.
Suite du projet
La prochaine étape sera de monter encore plus haut en champ magnétique, tester les limites de ces aimants et surtout… les intégrer dans un tokamak qui produit plus d’énergie qu’il n’en consomme.
Ce jour-là, on ne parlera plus de « promesse de fusion ». On parlera d’électricité à la demande, propre, sans uranium, sans CO₂, avec du soleil… dans une boîte.
Source : Communiqué de presse de Tokamak Energy
Que des étapes merveilleusesdont on n’entend plus jamais parler après
Après n’est pas encore là, il est à venir…