Un technicien travaille sur le réacteur expérimental de fusion EAST (Experimental Advanced Superconducting Tokamak) de la Chine. Image : Facebook- Schéma d’un réacteur à fission-fusion. Image : Facebook : Académie chinoise d’ingénierie physique
Un physicien qui a participé à la conception de la première bombe à hydrogène chinoise dans les années 1960 dirige aujourd’hui un projet de production d’énergie à partir de la fusion et de la fission.
Par JEFF PAONOVER
La province de Jiangxi, dans le sud-est de la Chine, va construire une centrale à fusion-fission pour plus de 20 milliards de yuans (2,7 milliards de dollars), avec pour objectif de produire en continu 100 mégawatts (MW) d’électricité.
Jiangxi Electronic Group, une entreprise publique, a déclaré dans un communiqué mardi que Lianovation Superconductor et CNNC Fusion (Chengdu) Design and Research Institute ont signé un accord-cadre de coopération le 12 novembre pour construire conjointement un réacteur à fusion-fission dans la province.
Lianovation Superconductor est une unité du Jiangxi Electronic Group. CNNC fait référence à la China National Nuclear Corp, qui est également une entreprise d’État.
Les médias chinois ont indiqué que le réacteur de fusion-fission sera construit à Jiangxi, plutôt que dans un centre d’énergie de fusion comme Chengdu ou Hefei, parce que Lianovation Superconductor est située dans la province, qui est réputée pour ses ressources en cuivre.
Le cuivre est un métal essentiel pour la fabrication de matériaux supraconducteurs, tels que l’oxyde d’yttrium, de baryum et de cuivre (YBCO), qui sont utilisés pour fabriquer des bobines d’aimants dans les réacteurs. Les matériaux supraconducteurs ne créent aucune résistance au passage du courant électrique à une température de zéro absolu (moins 273,15 degrés Celsius).
Selon le site web de Lianovation Superconductor, l’entreprise développe des aimants supraconducteurs à haute température (HTS) qui peuvent fonctionner à 20 degrés Kelvin (moins 253,15 degrés Celsius).
Les experts en technologie estiment que les aimants supraconducteurs à haute température seront couramment utilisés dans les réacteurs de fusion à l’avenir.
« La mise en œuvre du projet revêt une grande importance stratégique nationale et constitue également une mesure clé pour remporter la compétition mondiale en matière d’énergie future« , a déclaré le Jiangxi Electronic Group.
La réussite des projets futurs résoudra fondamentalement le problème central de l’approvisionnement en énergie propre du pays et donnera naissance à une nouvelle industrie stratégique émergente qui fera date.
L’entreprise n’a pas fourni de calendrier ni de détails sur l’investissement dans le projet, mais elle a indiqué qu’elle viserait une valeur Q supérieure à 30 dans ce projet. On suppose que cette valeur de Q s’applique à la partie du réacteur de fusion qui fournit des neutrons au processus de fission dans le dispositif combiné de fusion et de fission.
La valeur Q, ou le facteur de gain d’énergie de fusion, désigne le rapport entre la puissance thermique produite et la puissance absorbée dans une réaction de fusion. Si Q est égal à un, le réacteur atteint le seuil de rentabilité de l’énergie plasmatique.
Par exemple, si Q est supérieur à 10, une injection de 50 mégawatts de puissance thermique dans le plasma en combustion produira une puissance de fusion d’au moins 500 mégawatts.
En décembre dernier, le ministère américain de l’énergie (DOE) et sa National Nuclear Security Administration (NNSA) ont annoncé que des scientifiques du Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) avaient réalisé pour la première fois un gain net d’énergie en utilisant la fusion laser, en délivrant 2,05 mégajoules (MJ) d’énergie à une cible pour produire 3,15 MJ d’énergie de fusion.
Avant cela, le Joint European Torus (JET), un réacteur tokamak situé au Royaume-Uni, avait atteint une valeur Q de 0,67 en 1997 en utilisant 24 MW d’énergie thermique pour produire 16 MW d’énergie de fusion.
Hybride fusion-fission
Dans un réacteur hybride fusion-fission, les neutrons à haute énergie produits par les réactions de fusion sont absorbés par une « couverture » de matériaux fissiles, où ils déclenchent des réactions de fission. Les combustibles de couverture privilégiés sont les isotopes abondants que sont l’uranium 238 ou le thorium 232.
Schéma d’un réacteur à fission-fusion. Image : Académie chinoise d’ingénierie physique
L’un des principaux avantages du réacteur hybride est que chaque neutron de fusion peut déclencher plusieurs réactions de fission, ce qui multiplie l’énergie libérée par chaque réaction de fusion. Cela réduit considérablement les exigences imposées au réacteur de fusion, qui n’a plus à produire d’énergie nette.
Une centrale hybride fusion-fission est donc en principe beaucoup plus facile à réaliser qu’une centrale à fusion « pure », et pourrait donc être mise en service beaucoup plus rapidement.
Le gouvernement chinois avait inclus un projet de centrale hybride fusion-fission dans son programme 863, un plan de développement de la haute technologie lancé en 1987, mais il a mis fin au projet en 2000.
En 2008, Peng Xianjue, de l’Académie chinoise d’ingénierie physique, et son équipe ont souligné que la recherche traditionnelle sur les hybrides fusion-fission s’était heurtée à un goulet d’étranglement en raison des problèmes liés à la reproduction et à la transmutation des éléments chimiques.
Ces problèmes peuvent être résolus par l’utilisation d’un réacteur hybride de fusion-fission piloté par une broche Z (Z-FFR), a déclaré M. Peng.
Un réacteur Z-pinch, ou zeta-pinch, utilise une gigantesque impulsion de courant électrique pour générer un champ magnétique qui comprime le plasma.
En septembre 2022, M. Peng a déclaré que la Chine prévoyait de construire une machine à pincement en Z de 50 millions d’ampères, qui serait prête à être utilisée à titre expérimental d’ici 2025. Il a précisé que cette machine, basée à Chengdu, serait la plus grande au monde.
Une machine comparable au Sandia National Laboratory aux États-Unis ne peut produire que 26 millions d’ampères. M. Peng a alors déclaré que le pays serait en mesure de produire de l’énergie de fusion vers 2028 et de construire un réacteur de fusion-fission à usage commercial vers 2035. Il est possible que le réacteur de fusion-fission proposé à Jiangxi utilise également la conception de la broche en Z de Peng, bien que l’annonce faite par Jiangxi Electric Group n’ait pas précisé quel type de réacteur de fusion serait utilisé.
Scientifique spécialisé dans les armes nucléaires
Peng, âgé de 82 ans, était à l’origine un scientifique spécialisé dans les armes nucléaires avant de commencer à se concentrer sur l’énergie de fusion dans les années 2000.
Il a obtenu son diplôme à l’Institut militaire d’ingénierie de l’Armée populaire de libération, actuellement connu sous le nom d’Université d’ingénierie de Harbin, en 1964. Cet institut a été créé en 1953 pour permettre aux étudiants chinois d’apprendre les technologies de l’Union soviétique.
Peng Xianjue, jeune chercheur. Photo : www.hlhl.org.cn
Peng a contribué à la conception de la première bombe à hydrogène chinoise, fabriquée par le physicien chinois Yu Min et l’équipe de Yu en 1967. Yu a été honoré en tant que « père de la bombe à hydrogène chinoise », bien qu’il ait personnellement refusé d’accepter ce titre. En 1996, Peng a commencé à se concentrer sur la recherche liée à la sécurité et à la fiabilité des armes nucléaires et à explorer l’utilisation pacifique des explosions nucléaires. En 1999, il devient académicien de l’Académie chinoise d’ingénierie.
En 2000, il a commencé à se concentrer sur la recherche sur la perche Z après que les Sandia National Laboratories aient fait une percée majeure dans ce domaine en 1997.Lire :La Chine bat le tambour pour obtenir des résultats plus rapides dans le domaine de l’énergie de fusion
Par JEFF PAONOVER
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Asia Times
Traduit par Brahim Madaci
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