SCIENCES.ENERGIES.ENVIRONNEMENT/LE MONDE SELON LA PHYSIQUE/ 2019 WEEK 48 PART 5

Voici la traduction d’un article de SCIENCE  X qui  nous ouvre des voies vers un futur décarboné allemand ! ….

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DECEMBER 5, 2019

Fusion by strong lasers

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« Fusion par lasers puissants

par Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf

Tunnel d'accélérateur au XFEL européen Crédit: DESY

La physique nucléaire fait généralement appel l à des énergies élevées, comme en témoignent les expériences visant à maîtriser la fusion nucléaire contrôlée. L’un des problèmes est de savoir comment surmonter la forte répulsion électrique entre noyaux d’atomes  et qui nécessite de hautes énergies pour les faire fusionner Mais la fusion pourrait être initiée à des énergies inférieures avec des champs électromagnétiques générés, par exemple, par des lasers à électrons libres  générés  par la technologie émettant de la technologie  rayons X. Des chercheurs du Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR) expliquent comment cela pourrait être réalisé dans la revue Physical Review C.

Pendant la fusion nucléaire, deux noyaux atomiques fusionnent en un nouveau noyau. En laboratoire, cela peut être fait par des accélérateurs de particules, lorsque les chercheurs utilisent des réactions de fusion pour créer des neutrons libres rapides pour d'autres expériences. À une échelle beaucoup plus grande, l’idée est de mettre en œuvre une fusion contrôlée de noyaux légers pour générer de l’énergie - avec le soleil comme modèle: son énergie est le produit d’une série de réactions de fusion se déroulant à l’intérieur.

Les scientifiques travaillent depuis de nombreuses années sur des stratégies de production d'énergie à partir de l'énergie de fusion. "D'une part, nous examinons une source d'énergie pratiquement illimitée. D'autre part, nous souhaitons aider à surmonter les nombreux obstacles technologiques que grâce à nos travaux", déclare le professeur Ralf Schützhold, directeur du département de théorie. Physique à HZDR, décrivant la motivation de ses recherches.

Afin de déclencher la fusion nucléaire, vous devez d’abord surmonter la forte répulsion électrique entre des noyaux atomiques de charge identique. Cela nécessite généralement de hautes énergies. Friedemann Queißer, co-auteur de l’étude, explique le co-auteur de l’étude: "Si l’énergie disponible est insuffisante, la fusion peut être réalisée par effet tunnel. C’est un processus quantique. Cela signifie que vous pouvez passer ( par une soprte de tunnel) à travers la barrière d’énergie provoquée par la répulsion nucléaire aux énergies inférieures. "

Ce n'est pas une construction théorique; cela arrive vraiment: les conditions de température et de pression dans le cœur du soleil ne suffisent pas pour surmonter directement la barrière d’énergie et permettre la fusion des noyaux d’hydrogène. Cependant, la fusion se produit néanmoins parce que les conditions actuelles permettent de maintenir la réaction de fusion grâce à un nombre suffisamment élevé de processus de tunnelisation.

Dans leurs travaux actuels, les scientifiques du HZDR étudient la possibilité de faciliter la fusion contrôlée à l'aide de processus de tunnelisation utilisant des rayonnements. Mais c’est aussi une question d’énergie: plus elle est basse, moins le risque de creusement de tunnel est important. Jusqu'à présent, l'intensité du rayonnement laser conventionnel était trop faible pour déclencher les processus.

Tout cela pourrait changer dans un proche avenir: avec les lasers à électrons libres aux rayons X (XFEL), il est déjà possible d'atteindre des densités de puissance de 10 ^ 20 watts par centimètre carré. C'est l'équivalent d'environ mille fois l'énergie du soleil frappant la terre, concentrée à la surface d'une pièce de un cent. "Nous avançons maintenant dans des domaines qui suggèrent la possibilité d'aider ces processus de tunneling avec de puissants lasers à rayons X", a déclaré Schützhold.

L'idée est que le fort champ électrique à l'origine de la répulsion des noyaux se superpose à un champ électromagnétique plus faible, mais qui change rapidement, ceci pouvant être produit à l'aide d'un XFEL. Les chercheurs de Dresde ont étudié théoriquement le processus de fusion des isotopes d'hydrogène, le deutérium et le tritium. Cette réaction est actuellement considérée comme l’un des candidats les plus prometteurs pour les futures centrales de fusion. Les résultats montrent qu'il devrait être possible d'augmenter le taux de creusement de  l effet tunnel de cette manière; un nombre suffisamment élevé de processus de tunnelisation pourrait éventuellement faciliter une réaction de fusion contrôlée et réussie.

À l’heure actuelle, seuls quelques systèmes laser dotés du potentiel requis sont les produits phares de centres de recherche de grande envergure, comme ceux du Japon et des États-Unis, et en Allemagne, où le plus puissant laser de ce type au monde, le XFEL européen, se trouve dans la région de Hambourg. Dans la ligne de faisceau international pour champs extrêmes de Helmholtz (HIBEF), des expériences avec des éclairs de rayons X ultra-courts et extrêmement brillants sont prévues. HZDR est en train de construire HIBEF.

La prochaine étape pour les physiciens de terrain de Dresde consiste à approfondir davantage la théorie afin de mieux comprendre les autres réactions de fusion et de pouvoir évaluer leur potentiel pour aider les processus de tunnelisation avec le rayonnement. Des processus analogues ont déjà été observés dans des systèmes de laboratoire, tels que les points quantiques en physique de l'état solide ou les condensats de Bose-Einstein, mais la preuve expérimentale en fusion nucléaire est toujours en attente. Penser encore plus loin

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Explore further

Taking a new tangent to control pesky waves in fusion plasmas

More information: Friedemann Queisser et al, Dynamically assisted nuclear fusion, Physical Review C (2019). DOI: 10.1103/PhysRevC.100.041601

Provided by Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf

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 Mes commentaires

J ‘ aurais été enthousiaste pour cette technique  de multi tunellisation  pour « écraser » l’effet de répulsion des charges  si les  auteurs  avaient  suggéré  une application possible voire une coopération   dans leur texte avec l’ ensemble  ITER   qui reçoit la participation europénnne  dont l’Allemagne fait partie !…. CE N’EST PAS LE CAS !  Ils veulent  d’abord une réalisation   locale     marquante ET PEUT ETRE PLUS !!!!