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Une astuce logicielle permet d’utiliser le stellarator comme réacteur de fusion

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Marrakech, 17 févr. (Maroc-Actu) –

Une avancée notable a été réalisée dans le Conception de stellarateurs tordus.des installations magnétiques expérimentales qui pourraient reproduire l’énergie de fusion qui alimente le soleil.

Cette avancée montre comment façonner plus précisément les champs magnétiques qui entourent les stellarators afin de créer une capacité sans précédent à maintenir le combustible de fusion.

« La clé était de développer un logiciel qui permette de tester rapidement de nouvelles méthodes de conception », explique dans une déclaration Elizabeth Paul, titulaire d’une bourse postdoctorale à la présidence de l’université de Princeton, au Princeton Plasma Physics Laboratory (PPPL) du ministère américain de l’énergie, et coauteur d’un article détaillant cette découverte dans Physical Review Letters.

Les résultats produits par Paul et l’auteur principal Matt Landreman de l’Université du Maryland. pourrait accroître la capacité des stellarators à exploiter la fusion pour produire de l’énergie électrique sûre et sans carbone pour l’humanité.

Les stellarators, inventés par Lyman Spitzer, astrophysicien de Princeton et fondateur de la PPPL, dans les années 1950, ont longtemps été éclipsés par les tokamaks dans l’effort mondial de production d’énergie de fusion contrôlée.

Mais des développements récents, notamment les performances du stellarator Wendelstein 7-X (W7-X) en Allemagne, les résultats considérables du Large Helical Device (LHD) au Japon, les résultats prometteurs de l’Helically Symmetric Helical Experiment (HSX) à Madison, Wisconsin, et l’utilisation proposée d’aimants permanents simples pour remplacer les bobines complexes du stellarator ont suscité un regain d’intérêt pour le des « machines tordues ».

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La fusion crée une grande quantité d’énergie dans l’univers en combinant des éléments légers sous forme de plasma, l’état chaud et chargé de la matière composé d’électrons libres et de noyaux atomiques, ou ions, qui constitue 99 % de l’univers visible. Les Ethellarators pourraient produire des versions de laboratoire du processus. sans risquer les perturbations dommageables auxquelles sont confrontées les installations de fusion à tokamak les plus utilisées.

Cependant, les champs magnétiques tordus des stellarators ont été moins efficaces pour confiner les trajectoires des ions et des électrons que les champs symétriques en forme de beignet des tokamaks, ce qui a entraîné une perte importante et durable de la chaleur extrême nécessaire pour lier les ions entre eux afin de libérer l’énergie de fusion. En outre, les bobines complexes qui produisent les champs stellaires sont difficiles à concevoir et à construire.

La percée actuelle permet de produire ce que l’on appelle une « quasisymétrie » dans les stellarators afin d’atteindre presque la capacité de confinement des champs symétriques d’un tokamak. Alors que les scientifiques ont longtemps cherché à produire la quasisymétrie dans les stellarators tordus, la nouvelle recherche développe une astuce pour la créer presque précisément. Cette astuce fait appel à un nouveau logiciel libre appelé SIMSOPT (Simons Optimization Suite). qui est conçu pour optimiser les stellateurs en affinant lentement la forme simulée de la frontière du plasma qui marque les champs magnétiques. « La possibilité d’automatiser les choses et de les tester rapidement avec ce nouveau logiciel rend ces configurations possibles », a déclaré M. Landreman.

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Les scientifiques pourraient également appliquer ces résultats à l’étude de problèmes astrophysiques, a-t-il ajouté. En Allemagne, une équipe met au point un stellarator quasi symétrique pour confiner et étudier les particules d’antimatière comme celles que l’on trouve dans l’espace. « C’est exactement le même défi que pour la fusion », a déclaré M. Landreman. « Vous devez juste vous assurer que les particules restent confinées. »

La percée a fait quelques hypothèses simplificatrices qui devront être améliorées. Par exemple, pour simplifier, la recherche a considéré un régime dans lequel la pression et le courant électrique dans le plasma étaient faibles. « Nous avons fait quelques hypothèses simplificatrices, mais cette recherche constitue une étape importante car nous avons démontré que vous pouvez en fait obtenir une quasi- symétrie précise que l’on a longtemps cru impossible.« , a déclaré Paul.

De nouvelles bobines de stellarator et l’ingénierie détaillée de la conception du stellarator doivent également être développées avant que les résultats puissent être mis en œuvre. Le champ magnétique pourrait être fourni en partie par des aimants permanents que le PPPL est en train de développer pour rendre plus efficaces les bobines torsadées actuelles du stellarator. « Les pièces les plus manquantes sont les aimants, la pression et le courant. » a déclaré Landreman.

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