Comment la machine Z de Sandia génère une chaleur plus chaude qu’une étoile pour générer de l’énergie de fusion
Je dois le regarder deux fois. Peut-être environ 3 fois. C’est quoi exactement ce fouillis de câbles ? Même si elle ressemble à un faisceau de câbles, la structure est énorme, de la taille d’une salle de sport. Dans un laboratoire du Nouveau-Mexique, l’appareil fait office de machine infernale. La température dépasse les 2 milliards de degrés. C’est définitivement une chaleur de classe mondiale. Même le noyau du soleil, l’étoile la plus chaude que nous connaissions, n’émet qu’environ 16 millions de degrés de chaleur. La Z Machine va bien plus loin.
Les laboratoires nationaux Sandia n’ont pas construit la machine Z pour battre les records du monde Guinness. Les objectifs sont réalistes. Les chercheurs testent si ce dispositif expérimental pourrait être utile à la production d’électricité à l’avenir. Ils poursuivent la fusion nucléaire.
Pour y parvenir, ils ont dirigé un courant électrique de 20 millions d’ampères à travers le fil et l’ont dirigé vers les particules de plasma. Ces particules sont chargées électriquement et plus petites que les atomes. Pendant une fraction de seconde, le courant qui le traverse correspond à la puissance de 10 000 générateurs de centrales électriques. Chaque générateur peut allumer 500 000 ampoules. La densité énergétique est étonnante.
Lorsqu’un grand nombre d’électrons accélérés entrent en collision avec le plasma, les particules sont écrasées jusqu’à la taille d’une pointe de crayon. L’espace devient si petit que les particules ne peuvent plus se déplacer librement. Ils libèrent leur énergie sous forme de chaleur. La compression crée un état de plasma dans lequel les atomes sont dépouillés de leurs électrons. Cet état permet la libération d’une immense énergie thermique.
Les chercheurs eux-mêmes ont été surpris par la température atteinte. La facture d’électricité de ce laboratoire pourrait mettre les parents en faillite s’ils devaient payer les factures. Mais en un billionième de seconde, l’expérience a produit quatre fois plus d’énergie que ce que les scientifiques y avaient initialement consacré.
“En un billionième de seconde, cette expérience a produit quatre fois plus d’énergie que celle utilisée initialement par les scientifiques.”
Cette augmentation d’énergie est une étape importante. Montrez que la machine Z peut créer les conditions nécessaires à la fusion. La fusion nucléaire est le processus qui alimente les étoiles. Les noyaux atomiques plus légers se combinent pour former des noyaux atomiques plus lourds. Ce processus libère une grande quantité d’énergie. Il ne produit aucun déchet radioactif à vie longue. Il offre une source d’énergie propre et presque illimitée.
La Z Machine utilise une technique appelée Z-pinch. Il comprime le plasma à l’aide de champs magnétiques. La pression magnétique force le plasma vers l’intérieur. Cette compression vers l’intérieur augmente la densité et la température. Le but est d’obtenir l’allumage. L’allumage signifie que la réaction de fusion peut être soutenue sans apport externe. La Z Machine s’en est approchée. Cela montre que la physique à haute densité d’énergie est possible.
Les implications pour la production d’énergie sont profondes. Si les chercheurs parviennent à reproduire ce résultat de manière cohérente, cela pourrait ouvrir la voie à de nouvelles façons de produire de l’électricité. La technologie actuelle nécessite d’énormes quantités d’électricité. La machine Z elle-même consomme également une énergie considérable. Mais l’augmentation de l’énergie nette montre que la physique fonctionne. Le défi technique demeure. Il est difficile de transformer cela en centrale électrique commerciale. Les matériaux doivent résister à des températures extrêmes. Les aimants doivent gérer d’immenses courants.
La surprise de la production d’énergie met en évidence combien il nous reste encore à apprendre sur le plasma. Nous pensions connaître les limites. nous avions tort. Le plasma s’est mieux comporté que prévu. Ils se lient assez longtemps pour libérer plus d’énergie qu’ils n’en mettent. C’est plus qu’un simple nombre. Ceci est une preuve de concept.
