Les aimants supraconductives à haute température en REBCO, acronyme de l'oxyde de cuivre de barium rare-terrasse, permettent de créer un champ magnétique intense qui peut limiter le plasma extrêmement chaud nécessaire pour les réactions de fusion, qui combinent deux atomes d'hydrogène pour former un atome d'hélium, libérant un neutron dans le processus.
Mais certains tests précoces ont suggéré que l'irradiation des neutrons à l'intérieur d'une centrale de fusion pourrait supprimer instantanément la capacité des aimants supraconductrices à transporter le courant sans résistance (appelé courant critique), provoquant potentiellement une réduction de la puissance de sortie de fusion.
Maintenant, une série d'expériences a clairement démontré que cet effet instantané du bombardement à neutrons, connu sous le nom de «faisceau sur effet», ne devrait pas être un problème pendant le fonctionnement des réacteurs, éliminant ainsi le chemin de projets tels que le système de fusion Arc développé par les systèmes de fusion du Commonwealth Fusion de la société spinoff.
Les résultats ont été signalés dans le journal Science et technologie des superconducteursdans un article de l'étudiant diplômé du MIT, Alexis Devitre et des professeurs Michael Short, Dennis Whyte et Zachary Hartwig, ainsi que six autres.
« Personne ne savait vraiment si ce serait une préoccupation », explique Short. Il se souvient d'avoir regardé ces premières découvertes: « Notre groupe a pensé, mec, quelqu'un devrait vraiment examiner cela. Mais maintenant, heureusement, le résultat du journal est: ce n'est pas une préoccupation concluante. »
Le problème possible est d'abord survenu lors de certains tests initiaux des bandes REBCO prévues pour une utilisation dans le système d'arc. « Je me souviens de la nuit où nous avons essayé l'expérience pour la première fois », se souvient Devitre. « Nous étions tous dans le laboratoire Accelerator, au sous-sol. C'était un gros choc car soudain la mesure que nous regardions, le courant critique, a juste baissé de 30% » lorsqu'elle a été mesurée dans des conditions de rayonnement (se rapprochant de celles du système de fusion), par opposition à ce qu'elle n'a été mesurée qu'après l'irradiation.
Avant cela, les chercheurs avaient irradié les bandes Rebco, puis les ont testées par la suite, dit Short. « Nous avions l'idée de mesurer tout en irradiant, comme ce serait le cas lorsque le réacteur est vraiment allumé », dit-il. « Et puis nous avons observé cette différence géante, et nous avons pensé, oh, c'est un gros problème. C'est une marge que vous voudriez savoir si vous concevez un réacteur. »
Après une série de tests soigneusement calibrés, il s'est avéré que la baisse du courant critique n'a pas du tout été causée par l'irradiation, mais n'était qu'un effet des changements de température provoqués par le faisceau de protons utilisés pour les expériences d'irradiation. C'est quelque chose qui ne serait pas un facteur dans une usine de fusion réelle, dit Short.
« Nous avons répété des expériences » Oh tant de fois « et collecté environ mille points de données », explique Devitre. Ils ont ensuite traversé une analyse statistique détaillée pour montrer que les effets étaient exactement les mêmes, dans des conditions où le matériau était juste chauffé comme lorsqu'il était à la fois chauffé et irradié.
Cela excluait la possibilité que la suppression instantanée du courant critique ait quelque chose à voir avec le «faisceau sur effet», du moins dans la sensibilité de leurs tests. « Nos expériences sont assez sensibles », explique Short. « Nous ne pouvons jamais dire qu'il n'y a aucun effet, mais nous pouvons dire qu'il n'y a pas d'effet important. »
Pour effectuer ces tests, il faut construire une installation spéciale à cet effet. Seules quelques installations de ce type existent dans le monde. « Ce sont tous des constructions personnalisées, et sans cela, nous n'aurions pas pu découvrir la réponse », dit-il.
La conclusion que ce problème spécifique n'est pas une préoccupation pour la conception des usines de fusion « illustre le pouvoir des résultats négatifs. Si vous pouvez prouver de manière concluante que quelque chose ne se produit pas, vous pouvez empêcher les scientifiques de perdre leur temps à chasser quelque chose qui n'existe pas. »
Et dans ce cas, Short dit: « Vous pouvez dire aux sociétés de fusion: » Vous avez peut-être pensé que cet effet serait réel, mais nous avons prouvé que ce n'est pas le cas, et vous pouvez l'ignorer dans vos conceptions. » C'est donc un risque de plus à la retraite. «
Cela pourrait être un soulagement non seulement des systèmes de fusion du Commonwealth, mais aussi de plusieurs autres sociétés qui poursuivent également des conceptions d'usines de fusion, explique Devitre. « Il y a un tas. Et ce ne sont pas seulement les entreprises de fusion », ajoute-t-il. Il reste la question importante de la dégradation à plus long terme du Rebco qui se produirait au fil des années ou des décennies, que le groupe enquête actuellement.
D'autres poursuivent l'utilisation de ces aimants pour les propulseurs par satellite et les accélérateurs de particules pour étudier la physique subatomique, où l'effet aurait également pu être une préoccupation. Pour toutes ces utilisations, « c'est maintenant une chose de moins à ce sujet », explique Devitre.
