Dans un développement révolutionnaire pour l'énergie de fusion, des chercheurs du National Ignition Facility (NIF) ont observé des phénomènes physiques nouveaux dans le plasma de fusion par confinement inertiel (ICF). Cette découverte, rapportée en janvier 2025, marque une étape décisive dans la compréhension des conditions extrêmes similaires à celles de l'univers primitif.
La recherche dirigée par le Prof. Jie Zhang de l'Institut de physique de l'Académie chinoise des sciences et de l'Université Jiao Tong de Shanghai a révélé des écarts significatifs dans les données du spectre de neutrons par rapport aux prédictions hydrodynamiques, indiquant la présence d'ions de deutérium-tritium (DT) supra-thermiques. Ces découvertes remettent en question les modèles établis basés sur des distributions maxwelliennes en mettant en lumière des effets cinétiques et des mécanismes non-équilibres précédemment négligés.
L'équipe de recherche a développé un modèle de collision à grands angles qui intègre les potentiels écrans des ions de fond et le mouvement relatif des ions lors des collisions binaires. Cette approche capture efficacement la cinétique complexe des ions, conduisant à la création du code hybride de particules dans les cellules LAPINS, qui permet des simulations de haute précision des plasmas de fusion ICF.
Les avancées clés de cette recherche incluent :
Une amélioration de 10 picosecondes dans le timing d'ignition.
La détection d'ions de deutérium supra-thermiques en dessous d'un seuil d'énergie d'environ 34 keV.
Pratiquement le double des densités de particules alpha attendues.
Une augmentation de 24 % des densités de particules alpha au centre du hotspot.
L'alignement des analyses des moments spectraux de neutrons du NIF avec les simulations cinétiques renforce la validité de ces résultats, montrant des écarts significatifs qui augmentent avec le rendement. Cette recherche améliore non seulement l'interprétation des résultats expérimentaux, mais ouvre également de nouvelles voies pour affiner les conceptions d'ignition et explorer les plasmas de combustion nucléaire.
Ces aperçus sur la physique complexe des plasmas de combustion nucléaire pourraient potentiellement conduire à des avancées dans la technologie de l'énergie de fusion, ouvrant la voie à des sources d'énergie durables qui imitent les processus de l'univers primitif.