Comment un produit de nettoyage domestique peut aider à réaliser la fusion nucléaire

Comment Un Produit De Nettoyage Domestique Peut Aider à Réaliser

Des chercheurs du Princeton Plasma Physics Laboratory (PPPL) du Département américain de l’énergie ont découvert que l’ajout d’un agent de nettoyage domestique – le bore minéral, ou borate de sodium, contenu dans un produit de nettoyage simple appelé borax – peut grandement améliorer la capacité de certains appareils à contenir la chaleur nécessaire pour produire de l’énergie par fusion nucléaire sur Terre de la même manière que le font le Soleil et les étoiles.

En partenariat avec des chercheurs japonais, les physiciens du PPPL ont effectué l’analyse à l’aide du Large Helical Device (LHD), une installation magnétique tortueuse connue au Japon sous le nom d’« héliotron ».

Comment un produit de nettoyage domestique peut aider a realiser

Federico Nespoli, physicien PPPL, sur le grand dispositif hélicoïdal au Japon Image : Institut national japonais des sciences de la fusion / Kiran Sudarsanan.

Avec les résultats, les scientifiques ont vu, pour la première fois, un régime de confinement de la chaleur, dans des équipements appelés « installations » stellaires, similaires à l’héliothrone. Ils pensent que cette découverte pourrait aider au développement de conceptions pour les futures centrales de fusion nucléaire.

La poudre de bore produit un régime de confinement plus élevé

Selon les auteurs de l’étude, ils ont produit le régime de confinement le plus élevé en injectant de minuscules grains de poudre de bore dans le plasma LHD qui alimente les réactions de fusion. L’injection, réalisée avec un lanceur de gouttes installé dans le PPPL, a fortement réduit les tourbillons turbulents et augmenté la chaleur confinée qui produit les réactions.

« Nous avons pu voir cet effet très clairement », a déclaré Federico Nespoli, physicien au PPPL et auteur principal de l’article scientifique décrivant la recherche, publié dans la revue Physique naturelle. « Plus nous mettons d’énergie dans le plasma, plus l’augmentation de la chaleur et du confinement est importante, ce qui serait idéal dans des conditions réelles de réacteur. »

David Gates, l’un des principaux physiciens de recherche du PPPL, qui dirige le Département des projets avancés, était chargé de superviser les travaux : « Je suis très enthousiasmé par ces excellents résultats que Federico a écrits dans cet article important sur nos collaborations avec le équipe au LHD », a déclaré Gates. « Lorsque nous avons lancé ce projet — le Compte-gouttes de poudre d’impureté LHD — en 2018, nous espérions qu’il pourrait y avoir un effet sur le verrouillage de l’énergie. Les observations sont encore meilleures que ce à quoi nous nous attendions avec la suppression de la turbulence sur une grande partie du rayon du plasma.

Gates reconnaît la collaboration japonaise. « Je suis très reconnaissant à nos collègues japonais de nous avoir donné l’opportunité à notre équipe de participer à ces expériences. »

Comme le souligne le site Web de Phys, les chercheurs japonais sont également enthousiastes. « Nous sommes très heureux et ravis d’obtenir ces résultats », a déclaré Masaki Osakabe, directeur exécutif du projet LHD et conseiller scientifique pour la recherche sur la fusion nucléaire au ministère de l’Éducation, de la Culture, des Sports, de la Science et de la Technologie du Japon (MEXT), le responsable de l’énergie nucléaire dans le pays.

« Nous sommes également honorés de contribuer au PPPL », a déclaré Osakabe. « Les résultats révélés par cette collaboration fourniront un bon outil pour contrôler le plasma haute performance dans un réacteur à fusion. »

Les scientifiques recherchent une énergie de fusion nucléaire sûre, propre et illimitée

Les installations stellaires, construites pour la première fois dans les années 1950 par le fondateur de PPPL, Lyman Spitzer, sont un concept prometteur qui a longtemps suivi les installations magnétiques symétriques appelées tokamaks comme dispositif principal de production d’énergie de fusion.

Une histoire de confinement thermique relativement médiocre a joué un rôle dans la rétention des étoiles, qui peuvent fonctionner dans un état stable avec peu de risque de perturbations du plasma tokamaks visage.

Selon les scientifiques, la fusion combine des éléments légers sous forme de plasma – l’état chaud et chargé de la matière composée d’électrons libres et de noyaux atomiques, ou ions, qui constituent 99% de l’univers visible – pour libérer d’énormes quantités d’énergie.

tokamaks et les installations stellaires sont des projets magnétiques clés pour les scientifiques qui cherchent à récolter une énergie de fusion sûre, propre et pratiquement illimitée afin de générer de l’énergie de fusion nucléaire pour l’humanité.

Bien que le bore soit utilisé depuis longtemps pour conditionner les murs et améliorer le confinement dans tokamaks, les scientifiques n’avaient pas remarqué auparavant une réduction généralisée de la turbulence et une augmentation de la température comme indiqué dans cette étude.

De plus, les bouffées de chaleur et de particules nocives, appelées modes localisés aux bords (ELM), qui peuvent se produire dans tokamaks et des installations stellaires lors d’expériences à haut confinement – ​​ou mode H.

« L’amélioration remarquable de la chaleur et du confinement dans le plasma LHD peut provenir de la réduction de l’instabilité du gradient de température des ions (ITG) », a déclaré Nespoli dans l’article, « qui produit des turbulences qui provoquent la fuite du plasma hors du confinement ».

La réduction de la turbulence contraste avec un type de perte de chaleur appelé « transport néoclassique », l’autre cause principale des particules échappant au confinement stellaire.

Une nouvelle série d’expériences LHD est en cours et testera si l’amélioration de la chaleur et du confinement se maintient pour une gamme croissante de taux d’injection de masse, de densité de plasma et de puissance de chauffage.

Nespoli et ses collègues aimeraient également tester si la poudre de carbone peut fonctionner aussi bien que le bore. « Le bore crée un revêtement sur le mur qui est bon pour le confinement, et le carbone ne le fera pas », a déclaré Nespoli. « Nous voulons voir si toute la poussière est bonne ou si c’est en fait le bore qui améliore les conditions. »

Les objectifs supplémentaires incluent l’évaluation de la capacité du bore à améliorer les performances du plasma pendant le fonctionnement en régime permanent du LHD, qui est capable de décharges de plasma extrêmement longues pouvant aller jusqu’à une heure. De telles expériences pourraient fournir de nouvelles preuves de la valeur du projet stellaire à l’avenir.

Avez-vous regardé les nouvelles vidéos sur YouTube d’Netcost-Security ? Abonnez-vous à la chaîne !