Un nouveau record en matière d’énergie laser a été établi par le National Ignition Facility (NIF) du Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) , en délivrant pour la première fois 2,2 mégajoules d’énergie sur une cible d’allumage. Cette réalisation marque une étape importante dans la recherche sur la fusion nucléaire.
Un nouveau record pour le NIF
Le NIF a réussi à délivrer 2,2 mégajoules d’énergie sur une cible d’allumage lors d’une expérience réalisée le 30 octobre.
Cette expérience a produit 3,4 MJ d’énergie de fusion, atteignant ainsi l’allumage et délivrant le deuxième rendement neutronique le plus élevé jamais atteint sur le NIF.
« Ce niveau d’énergie laser record est une réalisation incroyable, fruit de nombreuses années de travail », a indiqué le directeur du NIF, Gordon Brunton. « C’est également la quatrième fois que nous démontrons avec succès l’allumage de la fusion sur le NIF. Ce travail est fondamental pour la mission du laboratoire, l’allumage permettant une capacité sans précédent pour soutenir le programme de gestion des stocks de l’Administration nationale de la sécurité nucléaire et nous rapprochant potentiellement d’un avenir énergétique de fusion. »
Les progrès de la fusion
« Nous sommes sur une courbe de performance abrupte », a ajouté Jean-Michel Di Nicola, co-directeur du programme pour le NIF et l’organisation de la science et de l’ingénierie des lasers et de la science des photons. « Augmenter l’énergie laser peut nous donner plus de marge contre des problèmes comme les imperfections dans la capsule de combustible ou l’asymétrie dans le point chaud du combustible. Une énergie laser plus élevée peut aider à obtenir une implosion plus stable, résultant en des rendements plus élevés. »
Le défi résidait dans la protection des précieuses optiques du NIF contre les débris. « Le laser lui-même est capable d’une énergie plus élevée sans modifications fondamentales du laser », a déclaré le responsable des opérations du NIF, Bruno Van Wonterghem. « Il s’agit de contrôler les dommages. Trop d’énergie sans protection adéquate, et vos optiques explosent. »
Renforcement des optiques
Deux atténuations significatives achevées en juin 2023 ont été cruciales pour délivrer 2,2 MJ d’énergie laser à la cible – l’utilisation de boucliers de débris en silice fusionnée sur les deux tiers des lignes de faisceau du NIF et l’installation de blindages métalliques sur 32 lignes de faisceau de l’hémisphère inférieur, ce qui a réduit le taux de dommages induits par les débris d’un facteur de 10 à 100, selon la ligne de faisceau.
D’autres améliorations comprenaient un nouveau revêtement anti-réfléchissant, un traitement au hexaméthyldisilazane (HMDS) en phase vapeur et une capacité accrue dans la boucle de recyclage des optiques. Un nouvel atténuateur, le bloqueur de bord gris, résout un problème que les scientifiques n’ont pas encore identifié.
En synthèse
Le NIF a franchi une étape importante en délivrant 2,2 MJ d’énergie laser. Cette réalisation est le fruit de nombreuses années de travail et de recherche. Cependant, l’équipe est déjà de retour dans la phase d’étude, suivant le même processus qu’après la première expérience qui a produit l’allumage de la fusion.
« Nous étudions les optiques, évaluons les dommages et développons une compréhension de la fréquence à laquelle nous pouvons utiliser cette nouvelle capacité », a conclu Suratwala. « En même temps, nous célébrons cette réalisation significative. C’est l’aboutissement de nombreuses années de travail acharné par une grande équipe au sein du LLNL et de nombreux partenaires externes. »
Pour une meilleure compréhension
Qu’est-ce que le National Ignition Facility (NIF) ?
Le NIF est une installation de recherche du Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) aux États-Unis, qui se concentre sur l’expérimentation de la fusion nucléaire.
Quel est le nouveau record établi par le NIF ?
Le NIF a établi un nouveau record en délivrant 2,2 mégajoules d’énergie sur une cible d’allumage lors d’une expérience.
Qu’est-ce que l’allumage de la fusion ?
L’allumage de la fusion est le processus par lequel une réaction de fusion nucléaire est initiée par un apport d’énergie externe.
Quels sont les défis liés à l’augmentation de l’énergie laser ?
Le principal défi est de protéger les optiques précieuses du NIF contre les débris. Trop d’énergie sans protection adéquate peut endommager les optiques.
Quelles sont les améliorations apportées pour atteindre ce nouveau record ?
Plusieurs améliorations ont été apportées, notamment l’utilisation de boucliers de débris en silice fusionnée, l’installation de blindages métalliques, un nouveau revêtement anti-réfléchissant, un traitement au hexaméthyldisilazane (HMDS) en phase vapeur et une capacité accrue dans la boucle de recyclage des optiques.
Principaux enseignements
| Enseignements |
|---|
| Le NIF a établi un nouveau record en délivrant 2,2 mégajoules d’énergie sur une cible d’allumage. |
| Cette expérience a produit 3,4 MJ d’énergie de fusion. |
| C’est la quatrième fois que le NIF démontre avec succès l’allumage de la fusion. |
| Le défi principal est de protéger les optiques précieuses du NIF contre les débris. |
| Plusieurs améliorations ont été apportées pour atteindre ce nouveau record, notamment l’utilisation de boucliers de débris en silice fusionnée et l’installation de blindages métalliques. |
| Un nouveau revêtement anti-réfléchissant, un traitement au hexaméthyldisilazane (HMDS) en phase vapeur et une capacité accrue dans la boucle de recyclage des optiques ont également été mis en place. |
| Un nouvel atténuateur, le bloqueur de bord gris, a été développé pour résoudre un problème non encore identifié. |
| L’équipe est de retour dans la phase d’étude pour comprendre comment utiliser cette nouvelle capacité. |
Références
Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL)
