Le LLE de Rochester a reçu 10 millions de dollars du DOE pour faire progresser la recherche sur l’énergie de fusion inertielle, diriger les efforts visant à créer des technologies laser innovantes et former une nouvelle génération de scientifiques dans ce domaine émergent de l’énergie propre.
Le financement fédéral rassemble des experts pour tracer une voie viable vers la réalisation de l’énergie de fusion en tant que source d’énergie propre.
Le Laboratoire d’énergie laser (LLE) de l’Université de Rochester a reçu une récompense de 10 millions de dollars sur quatre ans de la part de l’Office of Fusion Energy Science (FES) du Département américain de l’énergie (DOE) pour diriger un centre de recherche national dédié au progrès de l’énergie de fusion inertielle. (IFE) science et technologie.
Le pôle d’énergie de fusion inertielle dirigé par LLE, nommé IFE-COLoR, qui signifie Inertial Fusion Energy-Consortium on LPI (laser-plasma interaction) La recherche – est l’un des trois seuls centres de ce type dans le pays sélectionnés par le DOE dans le cadre d’un examen compétitif par les pairs. Ce prix fait partie d’une récente initiative du DOE visant à stimuler la recherche et le développement de l’IFE en s’appuyant sur la dynamique des avancées scientifiques réalisées l’année dernière dans la réalisation de l’allumage, ou d’une réaction de fusion générant un gain énergétique net.
« Depuis plus de 50 ans, le Laboratoire d’énergie laser a joué un rôle central dans l’élaboration et la résolution des principaux défis liés à la fusion par confinement inertiel et à la science et à la technologie des lasers de haute intensité », déclare Stephen Dewhurst, vice-président de la recherche à Rochester. « En tant que centre universitaire le plus important au monde dans ces domaines, le LLE est bien placé pour diriger ce nouveau pôle et faire progresser l’énergie de fusion afin de contribuer à construire un avenir alimenté par une énergie de fusion abondante et propre.
Vue depuis l’intérieur de la chambre cible OMEGA lors d’une expérience de fusion inertielle à entraînement direct au Laboratoire d’énergie laser, qui dirige un nouveau centre multi-institutionnel d’énergie de fusion inertielle financé par le Département américain de l’énergie. Crédit : Photo du Laboratoire d’énergie laser de l’Université de Rochester / Eugene Kowaluk
Installé à Rochester, le hub IFE-COLoR rassemble des experts du LLE, de l’Université de Californie à Los Angeles, de l’Université du Nebraska à Lincoln et du secteur privé, dont Ergodic et Xcimer Energy Corporation. Les efforts coordonnés et l’expertise du pôle se concentreront sur la détermination des fondements scientifiques et technologiques d’un système laser IFE à large bande passante et à entraînement direct, qui pourrait ouvrir la voie à la construction de la première centrale électrique à fusion au monde.
Atténuation des instabilités laser-plasma
« Il s’agit d’une opportunité passionnante qui rassemble une équipe exceptionnelle pionnière dans la prochaine génération de lasers à large bande et de science laser-plasma pour atténuer les instabilités laser-plasma – un changement radical pour l’énergie de fusion inertielle », déclare Dustin Froula, directeur de l’IFE-COLoR. chercheur principal et directeur de division de la science et de l’ingénierie du plasma et des lasers ultrarapides au LLE.
L’énergie de fusion a le potentiel de fournir un approvisionnement en énergie abondant, abordable et propre. Pourtant, exploiter la fusion, qui alimente le Soleil et d’autres étoiles, de manière reproductible et efficace reste un défi scientifique et technique.
L’un des défis spécifiques du développement d’un système IFE consiste à coupler efficacement l’énergie du pilote laser à la cible de fusion. Le hub IFE-COLoR vise à s’attaquer directement au principal obstacle à la réalisation d’un couplage laser efficace : les instabilités laser-plasma dans les conditions IFE. Ces instabilités laser-plasma affectent les pilotes de fusion par confinement inertiel depuis les années 1960. L’approche de l’équipe IFE-COLoR s’appuie sur les progrès récents des technologies laser à large bande développées pour les lasers à impulsions courtes afin de fournir un nouveau laser à large bande et à impulsions longues qui devrait atténuer les instabilités laser-plasma. En y parvenant, il sera possible de coupler plus de 90 % de l’énergie laser à l’implosion, créant ainsi un système IFE pratique et économique piloté par laser.
Pour démontrer la science de cette nouvelle approche, le hub IFE-COLoR couplera les technologies laser de pointe développées par LLE dans le nouveau laser de quatrième génération pour les expériences à très haut débit (FLUX) avec une modélisation avancée de l’instabilité laser-plasma et des expériences guidées. par des simulations hydrodynamiques testées expérimentalement.
« Dès les premières expériences, les scientifiques ont voulu utiliser des lasers avec beaucoup de couleurs (c’est-à-dire une large bande passante) pour atténuer les instabilités laser-plasma », explique Froula. « Il a fallu plus de cinquante ans pour développer les technologies et la science qui permettront aux expériences de démontrer la science laser-plasma qui sous-tendra un futur système d’énergie de fusion inertielle à entraînement direct. »
Le futur écosystème énergétique de fusion inertielle
Pour que l’IFE à commande laser devienne une réalité, une main-d’œuvre dédiée devra être formée, formée et soutenue au cours de la prochaine décennie. Le LLE est bien placé pour gérer ce futur écosystème énergétique de fusion inertielle, à Rochester et au-delà.
LLE exploite l’installation laser Omega, le plus grand laser au monde dans un établissement universitaire, dans le cadre d’un accord de coopération récemment renouvelé avec la National Nuclear Security Administration. Il s’agit de la seule installation axée sur la fusion par confinement inertiel à entraînement direct, avec plus de cinq décennies d’avancement de la science et de la technologie de pointe tout en favorisant des générations de main-d’œuvre. En conséquence, LLE dispose du cadre nécessaire à la recherche intégrée, à l’excellence opérationnelle, ainsi qu’à une main-d’œuvre avancée et à des opportunités de formation. Les innovations scientifiques associées au centre feront progresser l’énergie de fusion inertielle tout en assurant le développement de la main-d’œuvre essentielle à la mission du pays.
La sensibilisation à l’éducation est un autre aspect essentiel de la mission du nouveau pôle, selon Froula. S’appuyant sur la gamme actuelle de programmes éducatifs de LLE destinés aux étudiants, IFE-COLoR soutiendra un nouveau programme annuel de recherche d’été de premier cycle IFE d’une durée de 10 semaines à LLE pour 15 étudiants de premier cycle de tout le pays.
Les responsables gouvernementaux ont exprimé leur soutien au centre d’énergie de fusion inertielle de Rochester :
Le sénateur américain Charles Schumer : « Le laboratoire d’énergie laser de l’Université de Rochester, alimenté par ses 400 travailleurs de Rochester, est depuis longtemps à la pointe de l’énergie, de la science et de la technologie. L’année dernière, des scientifiques du Lawrence Livermore National Laboratory, soutenus par le LLE de Rochester, ont produit une réaction de fusion nucléaire avec un gain énergétique net – une étape majeure dans la lutte contre le changement climatique et la création d’une énergie propre et bon marché. C’est pourquoi je me suis toujours battu pour obtenir un financement pour le laboratoire et ses scientifiques et étudiants innovants alors qu’ils travaillent à faire progresser l’avenir de l’énergie propre. En tant que l’un des trois centres de ce type dans le pays, ce financement du département américain de l’Énergie garantit que le LLE de Rochester ouvrira la voie vers un avenir ne dépendant plus des combustibles fossiles et garantira qu’il pourra poursuivre son travail vital pour les années à venir.
La sénatrice américaine Kirsten Gillibrand : « Félicitations à l’Université de Rochester pour ce prix prestigieux du DOE. Cet investissement du DOE et l’implantation de ce centre national à New York reconnaissent le leadership de l’université et la recherche innovante menée au Laboratoire d’énergie laser. Avec un soutien et un développement continus, LLE peut diriger et s’appuyer sur des découvertes importantes pour l’énergie de fusion et des applications potentielles d’énergie propre.
Le député Joe Morelle : « Félicitations à l’Université de Rochester pour avoir reçu ce financement destiné à soutenir la recherche sur l’énergie de fusion inertielle. En investissant dans la recherche et le développement, nous ouvrons la voie à la prochaine génération d’énergie propre, sûre et sans carbone. Je suis incroyablement reconnaissant envers le secrétaire Granholm et le ministère de l’Énergie d’avoir reconnu la capacité de pointe de l’université dans ce domaine émergent et je salue leur décision d’investir dans l’excellence scientifique de notre communauté.
Président, PDG et commissaire d’Empire State Development, Hope Knight : « Félicitations au Laboratoire d’énergie laser de l’Université de Rochester pour avoir obtenu cet important financement fédéral, qui reflète la réputation mondiale de l’U de R en tant que leader en matière de découvertes avant-gardistes. Associé à l’engagement continu du gouverneur Hochul en faveur d’investissements de pointe en R&D et aux efforts énergétiques ciblés de l’État de New York, ce soutien conduira à des applications industrielles de nouvelle génération qui stimuleront la croissance économique.
Doreen M. Harris, présidente-directrice générale de la NYSERDA : « NYSERDA félicite l’Université de Rochester et son laboratoire d’énergie laser pour avoir, une fois de plus, fait preuve de leadership national dans le progrès de l’énergie de fusion et avoir été choisi pour diriger ce pôle IFE-COLoR dynamique et prometteur. C’est un leadership fort, combiné à l’expertise et à la détermination, qui a déjà conduit à de nombreux succès pour le LLE et je suis ravi de voir les nombreux autres qui résulteront de cette collaboration innovante.
À propos du laboratoire laser de l’université
LLE a été créé à l’Université en 1970 et constitue le plus grand programme de recherche universitaire du Département américain de l’énergie dans le pays. LLE est principalement soutenu par la National Nuclear Security Administration dans le cadre de son programme de gestion des stocks. Ce nouveau prix du DOE FES s’appuie sur l’expertise du LLE, ainsi que sur le soutien antérieur du DOE FES, notamment LaserNetUS et ARPA-E, pour faire progresser la science et la technologie liées à l’énergie de fusion. Le LLE a également reçu le soutien de la New York State Energy Research and Development Authority (NYSERDA) et, actuellement, de l’Empire State Development.
En tant que centre d’étude de l’interaction des rayonnements intenses avec la matière, le LLE constitue une ressource nationale unique pour la recherche et l’enseignement des sciences et des technologies. Les recherches actuelles portent notamment sur l’exploration de la fusion en tant que future source d’énergie, le développement de nouvelles technologies de laser et de matériaux et une meilleure compréhension des phénomènes de haute densité énergétique. En plus de ses rôles essentiels dans divers domaines de la recherche scientifique et de son soutien à l’économie locale de haute technologie, LLE joue un rôle important dans la formation de la prochaine génération de scientifiques et d’ingénieurs.
