Sciences énergies environnement /Le monde selon la physique /2022W07/PROGRES EN FUSION NUCLEAIRE ????

La dernière traduction de la semaine sera :’’ Breakthrough brings a fusion energy device closer to realization’’ by John Greenwald, Princeton Plasma Physics Laboratory Xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx ‘’ Une percée rapproche un dispositif d'énergie de fusion de la réalisation par John Greenwald, Laboratoire de physique des plasmas de Princeton Les scientifiques ont réalisé une percée remarquable dans la conception de stellarators torsadés, des installations magnétiques expérimentales qui pourraient reproduire sur Terre l'énergie de fusion qui alimente le soleil et les étoiles. Cette percée montre comment façonner plus précisément les champs magnétiques enveloppants dans les stellarators pour créer une capacité sans précédent à maintenir le combustible de fusion ensemble. "L'essentiel était de développer un logiciel qui vous permette d'essayer rapidement de nouvelles méthodes de conception", a déclaré Elizabeth Paul, boursière postdoctorale présidentielle de l'Université de Princeton au Princeton Plasma Physics Laboratory (PPPL) du Département américain de l'énergie et co-auteur d'un article qui détaille la découverte dans Physical Review Letters. Les résultats produits par Paul et l'auteur principal Matt Landreman de l'Université du Maryland pourraient renforcer la capacité des stellarators à récolter la fusion pour générer une énergie électrique sûre et sans carbone pour l'humanité. Renaissance stellaire Les stellarators, inventés par l'astrophysicien de Princeton et fondateur de PPPL Lyman Spitzer dans les années 1950, ont longtemps été relégués au second plan par les tokamaks dans l'effort mondial de production de fusioénergie contrôlée. Mais les développements récents qui incluent les performances impressionnantes du stellarator Wendelstein 7-X (W7-X) en Allemagne, les résultats étendus du Large Helical Device (LHD) au Japon, les résultats prometteurs de l'Helically Symmetric Experiment (HSX) à Madison , Wisconsin, et l'utilisation proposée d'aimants permanents simples pour remplacer les bobines stellaires complexes ont suscité un regain d'intérêt pour les machines sinueuses. La fusion crée une vaste énergie dans tout l'univers en combinant 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 représente 99 % de l'univers visible. Les stellarators pourraient produire des versions de laboratoire du processus sans risquer les perturbations dommageables auxquelles sont confrontées les installations de fusion de tokamak plus largement utilisées. Cependant, les champs magnétiques de torsion dans les stellarators ont été moins efficaces pour confiner les trajectoires des ions et des électrons que les champs symétriques en forme de beignet dans les tokamaks le font régulièrement, provoquant une perte importante et soutenue de la chaleur extrême nécessaire pour rassembler les ions. libérer de l'énergie de fusion. De plus, les bobines complexes qui produisent les champs stellaires sont difficiles à concevoir et à construire. La percée actuelle produit ce qu'on appelle la "quasisymétrie" dans les stellarators pour correspondre presque à la capacité de confinement des champs symétriques d'un tokamak. Alors que les scientifiques ont longtemps cherché à produire une quasi-symétrie dans les stellarators en torsion, la nouvelle recherche développe une astuce pour la créer de manière presque précise. L'astuce utilise un nouveau logiciel open-source appelé SIMSOPT (Simons Optimization Suite) qui est conçu pour optimiser les stellarators en affinant lentement la forme simulée de la limite du plasma qui délimite les champs magnétiques. "La capacité d'automatiser les choses et d'essayer rapidement des choses avec ce nouveau logiciel rend ces configurations possibles", a déclaré Landreman. Les scientifiques pourraient également appliquer les résultats à l'étude des problèmes astrophysiques, a-t-il déclaré. En Allemagne, une équipe développe 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 qu'avec la fusion", a déclaré Landreman. "Vous avez juste besoin de vous assurer que les particules restent confinées." Hypothèses révolutionnaires La percée a fait quelques hypothèses simplificatrices qui nécessiteront des améliorations. Par souci de simplicité, par exemple, la recherche a considéré un régime dans lequel la pression et c électrique le plasma était petit. "Nous avons fait des hypothèses simplificatrices, mais la recherche est un pas en avant important car nous avons montré que vous pouvez réellement obtenir une quasi-symétrie précise qui pendant longtemps a été considérée comme impossible", a déclaré Paul. De nouvelles bobines de stellarator et une ingénierie détaillée de la conception du stellarator doivent également être développées avant que les découvertes puissent être réalisées. Le champ magnétique pourrait être fourni en partie par les aimants permanents que PPPL développe pour rationaliser les bobines stellaires torsadées d'aujourd'hui. "Les plus grandes pièces manquantes sont les aimants, la pression et le courant", a déclaré Landreman. Le travail de Paul sur le document PRL fait partie des réalisations de la deuxième année de sa bourse présidentielle de Princeton. Elle a précédemment remporté le prix de thèse de doctorat exceptionnel 2021 Marshall N. Rosenbluth de l'American Physical Society pour sa thèse à l'Université du Maryland, sur laquelle Landreman était conseillère. Elle travaille maintenant avec Richard Nies, étudiant diplômé du PPPL, qui a récemment publié un article qui applique les outils mathématiques que sa thèse du Maryland a développés pour accélérer la production de quasisymétrie. Le physicien PPPL Amitava Bhattacharjee, professeur de sciences astrophysiques à Princeton, supervise également le projet "Hidden Symmetries and Fusion Energy" parrainé par la Simons Foundation à New York qui a financé l'article PRL. "Les travaux de Matt et Elizabeth utilisent adroitement les outils mathématiques et informatiques développés ces dernières années sur l'optimisation des stellaires, et établissent sans aucun doute que nous pouvons concevoir des champs magnétiques stellaires quasi symétriques avec un niveau de précision sans précédent. C'est un triomphe de la conception informatique." Le travail de Stellarator sur le projet Simons est parallèle à la recherche PPPL pour développer le dispositif prometteur que le Laboratoire a inventé il y a environ 70 ans. Un tel développement combinerait les meilleures caractéristiques des stellarators et des tokamaks pour concevoir une installation sans perturbation avec un fort confinement du plasma pour reproduire une source pratiquement illimitée d'énergie de fusion. xxxxxxxxxxxxxxxxxxxx Explore further Common household cleaner can boost effort to harvest fusion energy on Earth More information: Matt Landreman et al, Magnetic Fields with Precise Quasisymmetry for Plasma Confinement, Physical Review Letters (2022). DOI: 10.1103/PhysRevLett.128.035001 Journal information: Physical Review Letters Provided by Princeton Plasma Physics Laboratory Xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx MES COMMENTAIRES Laissez-moi d’ abord dire à mes lecteurs que . Contrairement aux dispositifs de type tokamak, the champ magnétique nécessaire au confinement du plasma est entièrement généré par des bobines extérieures. Il a été inventé par Lyman Spitzer et les premiers stellerators ont été construit au Princeton Plasma Physics Laboratory en 1951 …. Mais dans les 2 cas le problème fondamental reste l’extrême confinement nectaire pour éviter dans les très hautes énergies l’ échappement de boucles de plasma(des ‘’hernies’’ )très destructrices .Les éloges des auteurs sur leur résultats me semblent un peu prématurés .Princeton n4 a pas besoin de pub !…