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Fusion contrôlée : la Z machine va-t-elle renvoyer Iter aux oubliettes ?

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À l'horizon 2025, le réacteur Iter donnera peut-être la preuve qu'il est possible de se passer efficacement des sources d'énergies fossiles grâce à la fusion contrôlée. Cela pourrait même être démontré des années plus tôt si les simulations numériques avec la fameuse Z machine s'avèrent justes. Un premier test réel, mais partiel et sans démarrage d'une réaction de fusion, vient de fonctionner parfaitement.

Un des chercheurs du laboratoire Sandia impliqués dans les expériences avec la Z machine. Ryan McBride contemple au centre d'un dispositif le cylindre en béryllium utilisé pour les tests. © Sandia Corporation

La fusion froide est pour le moment aussi mythique que la transformation du plomb en or des alchimistes. Les deux principales voies explorées pour rapporter sur Terre le feu du cœur du Soleil et le mettre à la disposition de l'humanité sont celles du confinement magnétique d'un plasma dans un tokamak comme Iter ou la compression d'une cartouche de combustible à l'aide de faisceaux laser, comme tentent de le faire les membres du National Ignition Facility (NIF) en Californie.

Des réactions de fusion thermonucléaire peuvent être démarrées, mais on ne sait toujours pas comment les contrôler et aucune certitude n'existe sur la possibilité d'y arriver, que ce soit par confinement magnétique et chauffage par ondes électromagnétiques d'un plasma, ou par confinement inertiel par laser. Surtout, il faut qu'elles produisent plus d'énergie qu'il n'en est nécessaire pour les allumer.

La Z machine en plein fonctionnement. Malgré la présence d'eau déionisée pour assurer une isolation d'une partie du dispositif, des éclairs impressionnants sont produits. © Sandia Corporation

Depuis quelques années, une machine reposant sur une technique différente, dite à striction axiale (ou appelée aussi Z-pinch), laisse penser qu'elle pourrait être un outsider. Il s'agit de la Z machine du laboratoire Sandia qui a fait parler d'elle en atteignant de façon imprévue des températures de 2 milliards de degrés en 2006. Tout comme la fusion inertielle par laser, il s'agirait de comprimer une capsule de combustible, mais ici un cylindre, à l'aide d'impulsions magnétiques. On parle de magnetized liner inertial fusion (Maglif).

Z machine, une réaction de fusion avec un gain supérieur à 1.000 ?

En 2010, une première simulation numérique avait établi la possibilité de récupérer un peu plus d'énergie que celle nécessaire à l'établissement de la fusion en comprimant de cette façon un cylindre de béryllium contenant un mélange de tritium et de deutérium. Environ 25 millions d'ampères devaient être injectés dans le cylindre pour produire le champ magnétique le faisant imploser de façon stable et homogène. Or, une simulation ultérieure a abouti à un résultat stupéfiant.

Si l'on arrivait à injecter un courant de 60 millions d'ampères de la même façon, un gain d'énergie supérieur à 1.000 serait obtenu. Une révolution énergétique sans précédent serait alors à portée de l'humanité.

Les chercheurs du laboratoire Sandia viennent de publier dans Physical Review Letters (PRL) un article révélant qu'une des trois étapes nécessaires pour atteindre ce but venait d'être accomplie. Un cylindre en béryllium a bien implosé de façon appropriée et conforme aux simulations.

En 2013, un second test avec du combustible à l'intérieur du cylindre sera effectué avec un préchauffage  par laser. On saura alors si la première simulation de 2010 était juste. Restera ensuite à construire une machine permettant de générer les 60 millions d'ampères dans le cylindre contenant le mélange deutérium-tritium et à vérifier que l'Homme peut effectivement devenir un nouveau Prométhée en rapportant sur Terre le feu du cœur du Soleil.