Le tokamak chinois EAST franchit la limite de densité plasma et ouvre de nouvelles perspectives

L’Institute of Plasma Physics de l’Académie chinoise des sciences (ASIPP), basé à Hefei dans la province d’Anhui, indique avoir franchi une étape dans la maîtrise de la fusion par confinement magnétique. Les expériences menées sur le tokamak EAST (Experimental Advanced Superconducting Tokamak) auraient permis de dépasser la limite de densité de Greenwald, un seuil physique longtemps considéré comme une contrainte majeure pour les dispositifs de fusion. Les résultats ont été publiés dans la revue Science Advances.

Un modèle théorique validé expérimentalement

La densité du plasma constitue un paramètre déterminant pour les performances d’un tokamak, influençant directement le taux de réaction de fusion. Lorsque la limite de Greenwald est atteinte, le plasma se désagrège et échappe au confinement magnétique, libérant une énergie considérable sur les parois internes du dispositif. L’équipe de l’ASIPP a développé un modèle théorique baptisé PWSO (plasma-wall interaction self-organisation) pour analyser les interactions entre le plasma et la paroi du réacteur. Ce modèle aurait permis d’identifier le rôle crucial du rayonnement de bordure dans le déclenchement de cette limite.

Les chercheurs ont exploité l’environnement à paroi entièrement métallique du tokamak EAST, surnommé « soleil artificiel ». En utilisant le chauffage par résonance cyclotronique électronique et un démarrage synergique préchargé, ils sont parvenus à réduire la pulvérisation des impuretés en bordure de plasma. Le contrôle des conditions physiques de la plaque cible a permis de limiter la pulvérisation physique dominée par les impuretés de tungstène.

Des densités supérieures aux seuils théoriques

Selon les données communiquées, EAST a atteint une densité électronique moyenne de ligne comprise entre 1,3 et 1,65 fois la limite de Greenwald. Ces résultats confirmeraient pour la première fois l’existence d’une région dite « sans limite de densité » dans un tokamak, en accord avec les prédictions du modèle PWSO. D’après les chercheurs, cette démonstration « ouvre une voie prometteuse vers l’atteinte des conditions d’ignition de la fusion ».

Ces travaux résultent d’une collaboration entre l’ASIPP, l’Université des sciences et technologies de Huazhong et l’Université d’Aix-Marseille. Le projet a bénéficié du soutien du National Magnetic Confinement Fusion Project chinois. L’équipe souligne que les systèmes de diagnostic développés ces dernières années sur EAST, permettant des mesures précises de densité, température, rayonnement et impuretés, ont fourni un appui technique essentiel.

Une plateforme expérimentale internationale

En service depuis 2006, EAST fonctionne comme une plateforme d’essai ouverte aux scientifiques chinois et internationaux. La capacité à opérer au-delà de la limite de Greenwald présente des implications pour la conception des futurs réacteurs, notamment ITER. Les chercheurs précisent que ce schéma opérationnel serait également applicable aux stellarators, une configuration alternative de réacteur à fusion. La validation expérimentale de cette zone de fonctionnement à haute densité soulève des questions sur les marges de performance réellement accessibles pour les dispositifs de confinement magnétique.