Record de fusion proton-bore atteint | FuseNet

Record de fusion p-11B atteint; une bonne raison de célébrer avec une barre de chocolat

Dans cette chambre cible violette, nommée de manière intéressante Milka (et également colorée comme la vache Milka, voir photo), une équipe de recherche dirigée par Christine Labaune à l’Ecole Polytechnique de Palaiseau, France, fusionne des protons et des noyaux de bore-11 à l’aide d’un faisceau de protons accéléré par laser et impulsion laser à haute intensité.

Dans l’édition d’octobre 2013 de Nature Communications, ils ont signalé un nouveau taux de fusion record: on estime à 80 millions le nombre de réactions de fusion au cours des 1,5 nanosecondes que le laser a déclenchées, ce qui est au moins 100 fois plus que toute expérience antérieure proton-bore.

Chambre expérimentale dans laquelle s’est produite la fusion proton-bore (Cliquez pour agrandir)

Pas de neutrons nocifs

L’un des grands défis de la recherche sur l’énergie de fusion est de faire face aux neutrons libérés par les réactions deutérium-tritium (D-T) dans un réacteur de fusion. Les neutrons peuvent rendre les matériaux ordinaires radioactifs et leur énergie est difficile à capturer. Comme alternative, l’équipe de recherche derrière Milka se concentre sur les réactions de fusion entre les protons et les noyaux de bore-11, qui libèrent des particules alpha (hélium), mais pas de neutrons nocifs.

La nouvelle technologie laser mise en œuvre contre la section inférieure

Les réactions de fusion Proton-bore nécessitent cependant une température d’allumage beaucoup plus élevée que les réactions D-T conçues pour I et la National Ignition Facility et même à ces températures plus élevées, la section p-B est inférieure. Les méthodes des installations de recherche D-T pour chauffer et écraser l’hydrogène dans l’espoir de créer une combustion autonome ne peuvent malheureusement pas être directement appliquées lors de l’utilisation de combustible proton-bore.

Heureusement, l’avancée et l’essor de la technologie des lasers à impulsions à haute intensité permettent d’adopter une approche différente qui crée des états extrêmes de la matière dans des conditions éloignées de l’équilibre thermique. Cela détend l’exigence d’équilibre et nous permet d’élargir la gamme d’isotopes pouvant être utilisés comme combustibles de fusion, par exemple au proton-bore.

La configuration à deux lasers

L’enregistrement a été réalisé en utilisant un système à deux lasers (voir image ci-dessous). Un laser (« Nano pulse » en bas dans l’image ci-dessous) crée un plasma de bore à courte durée de vie, en chauffant des atomes de bore à partir d’un échantillon de bore. L’autre laser (« Pico pulse » à gauche sur l’image ci-dessous) est utilisé pour accélérer les protons d’une cible en aluminium qui se fracassent ensuite dans les noyaux de bore, fusionnent et libèrent des noyaux de béryllium et d’hélium.

Mise en place expérimentale: la configuration du faisceau laser, la disposition de la cible et les diagnostics.

Le timing était crucial dans l’expérience, car l’impulsion des protons – d’une durée d’environ une picoseconde – doit être synchronisée avec précision avec le laser nano-seconde pour claquer dans la cible de bore en même temps. De plus, le faisceau de protons doit être précédé d’un faisceau d’électrons, pour repousser les électrons dans le plasma de bore afin d’augmenter les chances des protons d’entrer en collision avec les noyaux de bore et d’initier des réactions de fusion.

Pas encore un réacteur, mais toujours une preuve importante un principe

Le schéma de la configuration proton-bore ne nous donne pas encore de plan pour une conception de réacteur commercial, mais c’est toujours une preuve de principe importante. Compte tenu du stade précoce de développement de la nouvelle méthode, l’équipe de Labaune voit de nombreuses opportunités d’améliorations, afin que la fusion aneutronique devienne un jour la norme.

Cette nouvelle approche expérimentale peut également fournir des opportunités pour étudier d’autres noyaux légers, étudier les « réactions de l’univers précoce » d’intérêt astrophysique, explorer la fusion aneutronique dans des plasmas denses et développer de nouvelles connaissances dans les schémas de fusion à iginition rapide.

  • Nature Communications: Réactions de fusion initiées par des faisceaux de particules accélérés par laser dans un plasma produit par laser
  • LifeScience: Fusion nucléaire: Une expérience à faisceau Laser Donne des Résultats passionnants
  • Science-News: La fusion nucléaire proton-bore revient à l’honneur
  • LULI2000 – l’installation laser de haute puissance qui héberge les systèmes laser nanosecondes na picosecondes utilisés dans la configuration

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