Des chercheurs mettent au point un matériau résistant à base de tungstène et d'hafnium destiné à être utilisé dans des réacteurs de fusion plus chauds que l'intérieur du soleil.
La fusion nucléaire est considérée comme le “Saint-Graal” de la production d'énergie - pratiquement inépuisable, sans émission de CO2-neutre, et sans les risques de sécurité liés à l'énergie nucléaire. Le processus par lequel les noyaux atomiques fusionnent se produit naturellement à l'intérieur des étoiles comme le soleil, leur fournissant de l'énergie pendant des milliards d'années. Depuis des décennies, les chercheurs s'efforcent de reproduire la fusion nucléaire sur Terre. Comme nous l'avons rapporté, À la fin de l'année dernière, des scientifiques américains ont fait état d'une avancée dans cette voie.
Une nouvelle pièce du puzzle vient d'être découverte : Une équipe de recherche internationale a a mis au point un alliage qui pourrait être utilisé dans les réacteurs de fusion pour aider à exploiter l'énergie qui y est générée. Le matériau a fait ses preuves dans des conditions telles que celles des réacteurs prototypes, où se produisent de fortes radiations et des températures supérieures à celles du soleil, explique Osman El Atwani, chef de projet au laboratoire national de Los Alamos, dans l'État du Nouveau-Mexique, aux États-Unis. Cette résistance extrême est possible grâce aux matières premières que sont le tungstène et l'hafnium, les autres composants étant le tantale, le chrome et le vanadium.
À plus de 3 400 degrés Celsius, le tungstène a le point de fusion le plus élevé de tous les éléments et constitue le principal composant de l'alliage. Cependant, les précédents matériaux en tungstène se dégradaient et se déformaient dans des conditions de fusion, a expliqué El Atwani. Pour mettre au point un matériau plus adapté, les scientifiques ont notamment calculé les propriétés thermophysiques et utilisé des simulations réalisées par plusieurs institutions, dont le laboratoire national de Los Alamos, l'autorité britannique de l'énergie atomique, l'université de Clemson en Caroline du Sud et l'université de Varsovie.
Des ajouts d'Hafnium, même minimes, optimisent l'alliage
Sur la base des performances prédites de cette manière, l'hafnium a finalement été choisi comme additif pour l'alliage. À plus de 2 200 degrés Celsius, cet élément a également un point de fusion élevé et est principalement utilisé dans les environnements extrêmement chauds des réacteurs nucléaires et des centrales nucléaires. turbines d'avion, Ce dernier domaine d'application est actuellement à l'origine d'une demande massive pour le métal technologique.
Selon la déclaration du laboratoire national de Los Alamos, même des ajouts mineurs d'hafnium ont permis d'améliorer la résistance aux radiations. Des expériences ultérieures dans des conditions reproduisant un prototype de fusion nucléaire ont démontré l'utilité de l'alliage.
Selon Enrique Martinez, spécialiste des matériaux à l'université de Clemson, les résultats sont cohérents avec les modélisations précédentes. Cette approche a permis de réduire considérablement le nombre d'expériences nécessaires pour évaluer les performances du matériau. Selon El Atwani, les résultats de la recherche constituent également une base pour le développement d'autres alliages, une étape essentielle pour rendre la production d'énergie par fusion plus rentable et plus attrayante pour les investisseurs.
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