Les scientifiques de l'Université de Durham ont terminé l'un des plus grands programmes de vérification de qualité jamais réalisés sur des matériaux supraconducteurs, contribuant à assurer le succès de la plus grande expérimentation du monde en énergie de fusion.
Leurs résultats, publiés dans Science et technologie des superconducteurséclairer non seulement la qualité des fils eux-mêmes, mais aussi sur la meilleure façon de les tester, fournissant des connaissances cruciales aux scientifiques pour faire de l'énergie de fusion une réalité.
La fusion (le processus qui alimente le soleil) a longtemps été décrit comme le Saint Graal de l'énergie propre. Il offre la promesse d'une source de puissance pratiquement illimitée sans émissions de carbone et déchets radioactifs minimaux.
Iter, maintenant en construction dans le sud de la France, est conçu pour démontrer la fusion à une échelle sans précédent. Lorsqu'elles sont opérationnelles, ses aimants géants limiteront le plasma à des températures plus chaudes que le noyau du soleil, et ces aimants dépendent entièrement des performances des fils supraconducteurs avancés.
L'équipe de l'Université de Durham, dirigée par le professeur Damian Hampshire et le Dr Mark Raine, a été choisie en 2011 pour établir l'un des laboratoires de référence officiels d'Europe pour Iter. Leur tâche consistait à développer les méthodes spécialisées nécessaires pour tester les fils supraconducteurs fabriqués à partir de composés appelés NB₃SN et NB – TI qui forment l'épine dorsale du système aimant d'Iter.
Chaque morceau de fil devait répondre à des normes extrêmement élevées pour assurer la fiabilité de la machine. Au cours du projet, l'équipe de recherche a reçu plus de 5 500 échantillons de fil et a effectué environ 13 000 mesures distinctes. Chaque fil devait être traité, préparé et dans le cas de NB₃SN, traité à la chaleur dans les fours atteignant plus de 650 ° C avant la mesure.
Ce qui rend ce travail particulièrement significatif, c'est l'analyse statistique réalisée sur cet énorme ensemble de données.
Le groupe Durham a montré que lorsque le même brin ne peut pas être mesuré à plusieurs reprises, comme c'est le cas avec les fils NB₃SN, qui sont modifiés par le traitement thermique, mesurant les brins adjacents dans différents laboratoires peuvent agir comme un substitut fiable. Cela fournit une méthode pratique et rentable de résultats croisés, garantissant à la fois la précision du laboratoire et la cohérence de la fabrication.
L'énergie de fusion pourrait être transformatrice, mais son succès dépend de l'obtention des bons détails, selon les chercheurs. Les fils à l'intérieur des aimants d'Iter doivent transporter des courants des centaines de fois plus élevés que dans le câblage des ménages, dans des conditions extrêmes.
Le professeur Damian Hampshire de l'Université de Durham, qui a dirigé les travaux, a déclaré: « Le Royaume-Uni mène le monde dans la fabrication de scanners corporels IRM en utilisant des aimants supraconducteurs. La question est, pouvons-nous aider le monde à la commercialisation de la production d'énergie de fusion en utilisant des aimants superconducteurs? »
Les résultats viennent à un moment de l'élan croissant de l'énergie de fusion. Alors qu'Iter vise son premier plasma en 2035, les entreprises privées se précipitent plus tôt pour développer des réacteurs commerciaux. Microsoft a déjà signé un accord pour acheter de l'électricité à l'usine de fusion prévue d'Helion en 2028, et Google a précommandé 200 mégawatts de puissance de fusion des systèmes de fusion du Commonwealth dans les années 2030.
Pendant ce temps, le gouvernement britannique a engagé 2,5 milliards de livres sterling à la recherche de fusion et construit sa propre usine de prototypes, Step, sur un ancien site de charbon dans le Nottinghamshire.
Lorsque Iter commencera à fonctionner, ses aimants généreront certains des champs magnétiques les plus forts jamais créés, permettant des réactions de fusion qui pourraient produire une énergie abondante et faible en carbone sans déchets radioactifs à longue durée de vie. Le succès des aimants et de l'ITER lui-même dépend de la qualité des brins supraconducteurs maintenant vérifiés à Durham. Il fournit également une ressource ouverte que les scientifiques du monde entier peuvent utiliser pour affiner à la fois la technologie et les méthodes de test.
Le rôle de Durham s'étend au-delà de Iter. L'université est également associée principale au Royaume-Uni Center for Doctoral Training in Fusion Power, aidant à former la prochaine génération de scientifiques et d'ingénieurs.
