réisons que vous avez consacré toute votre vie adulte au développement d'une façon sans carbone d'alimenter un ménage pendant un an sur le carburant d'un seul verre d'eau, et que vous avez eu des moments, voire des années, quand vous étiez jolieBien sûr que tu réussirais.réisons aussi que tu n'es pas fou.Ceci est une description raisonnable de nombreux physiciens travaillant dans le domaine de la fusion nucléaire.Afin d'atteindre cet objectif, ils ont dû trouver un moyen de chauffer la matière à des températures plus chaudes que le centre du soleil, si chaud que les atomes fondent essentiellement en un nuage de particules chargées appelées plasma;jels ont fait ça.jels devaient concevoir et construire des conteneurs qui pouvaient contenir ces plasmas;jels l'ont fait aussi en faisant des «bouteilles» à partir de champs magnétiques forts.Lorsque ces bouteilles magnétiques ont fui - parce qu'un scientifique l'a expliqué, essayer de contenir du plasma dans une bouteille magnétique, c'est comme essayer d'envelopper une gelée en ficelle - ils ont dû concevoir d'autres solutions ingénieuses, et, encore et encore, ils l'ont fait.Au fil des décennies, dans la poursuite de la fusion nucléaire, les scientifiques et les ingénieurs ont construit des beignets en métal géant et des bobines torsadées géhryesques, ils ont «pincé» des plasmas avec des lasers, et ils ont construit des dispositifs de fusion dans des garages.réepuis trente-six ans, ils prévoient et construisent un dispositif de fusion expérimental en Provence.Et pourtant, l'énergie de fusion nucléaire commercialement viable est toujours restée un peu plus loin.Comme la reine blanche, dans «à travers le verre à la recherche», a dit à Alice, ce n'est jamais de la confiture aujourd'hui, c'est toujours de la confiture demain.
L'accélération de la crise climatique rend l'insivité de la fusion.L'énergie solaire devient plus efficace et abordable chaque année, mais elle n'est pas en continu, et elle s'appuie toujours sur des centrales à gaz pour la distribution.jel en va de même pour l'énergie éolienne.L'énergie nucléaire conventionnelle a des inconvénients extrêmement connus.La capture du carbone, qui est comme une brosse à dents pour le ciel, est convaincante, mais après avoir capturé un teraton ou deux de carbone, il n'y a nulle part pour le mettre.Tous ces outils figurent largement dans les plans de décarbonisation énoncés par des groupes comme le panel intergouvernemental sur le changement climatique, mais, selon ces plans, même lorsqu'ils sont combinés les uns avec les autres, les outils sont insuffisants.La fusion reste le grand rêve d'énergie propre - ou, selon qui vous demandez, le rêve de pipe.
La fusion, théoriquement, n'a aucun problème de rareté;Notre planète a suffisamment de carburants primaires de Fusion, de l'hydrogène lourd et du lithium, qui se trouvent dans l'eau de mer, pour durer trente millions d'années.La fusion ne nécessite aucune progression majeure dans les batteries, elle serait disponible à la demande, cela ne causerait pas le prochain Fukushima, et ce ne serait pas trop cher - si seulement nous pourrions comprendre tous les «détails.»(Une blague que j'ai entendue est que la fusion fonctionne selon la loi de la« conservation de la difficulté »: lorsqu'un problème est résolu, un nouveau de difficulté égale émerge pour prendre sa place.) Les détails sont extrêmement complexes, et les personnes qui travaillent pour les comprendre ont été traitées depuis des années avec leurs propres pénuries - des scarcités de financement et de pénuries de foi.La fusion, à partir de maintenant, n'a pas sa place dans la nouvelle affaire verte.
En 1976, le U.S.Administration de la recherche et du développement de l'énergie a publié une étude prédisant la rapidité avec laquelle la fusion nucléaire pourrait devenir une réalité, en fonction de la quantité d'argent investie dans le domaine.Pour environ neuf milliards par an en dollars d'aujourd'hui - décrit comme «l'effort efficace maximal» - il a prévu d'atteindre l'énergie de fusion d'ici 1990.L'échelle est descendue à environ un milliard de dollars par an, que l'étude projetée conduirait à «Fusion Never."" Et c'est à peu près ce qui a été dépensé ", m'a dit le physicien britannique Steven Cowley.«Assez proche du montant maximum que vous pourriez dépenser pour ne jamais y arriver."
“To be honest, je was feeling pretty despondent," réennis Whyte, the fifty-seven-year-old director of the Plasma Science and Fusion Center, at M.je.T., m'a dit. “And je was seeing that despondency in the faces of my students, too." jet was 2013, and M.je.T.Le dispositif de fusion expérimental avait perdu son financement du ministère de l'Énergie, pour aucune raison clairement énoncée.Le domaine de la fusion nucléaire, dans son ensemble, allait toujours de l'avant, mais lentement lentement. iter, an enormous fusion device being built in southern France, in an international collaboration, was progressing—the schedule is for jeTER to demonstrate net fusion energy in 2035, and the majority of plasma physicists have high confidence that it will work—but Whyte knew that it wasn’t going to deliver affordable energy to the public in his lifetime, and maybe not in his students’ lifetimes, either. “jeTER is scientifically interesting. But it’s not economically interesting," Whyte said. “je almost retired."
Whyte est un doux géant de la Saskatchewan, Canada. “jef you’ve ever been to the middle of nowhere, that’s where je grew up," he told me.Sa famille était des agriculteurs et des électriciens.Au moment où il était en cinquième année, il savait qu'il voulait être scientifique, et en onzième année, il a écrit un terme sur cette idée sauvage qui apparaissait souvent dans la science-fiction - une énergie liée à la fusion de deuxatomes, comme cela se produit dans les étoiles. “je remember getting that paper back, and my teacher saying, ‘Great job, but it’s too complicated.’ " Whyte went on to major in engineering and physics at the University of Saskatchewan; for his Ph.ré., jel a suivi un nouveau programme plasma-physics à l'Université du Québec, où il a travaillé dans un laboratoire de fusion financé par le gouvernement. “je thought, Great: je’ll learn French and get to work on a tokamak," he said, referring to the large doughnut-shaped machine whose design is commonly used for fusion devices. Later, Whyte took a job at a lab in San réiego.jel avait l'intention de rentrer à la maison, mais en 1997, le Canada a annulé son programme de fusion. “je was stranded in the U.S.," he said.
Au m.je.T., Whyte enseigne à un cours d'ingénierie pour des étudiants diplômés qu'il organise chaque année autour d'un problème pratique différent dans la fusion. “je’ve always wanted to expose my students not only to the science questions but also to the technology questions," he said. jen 2008, he asked his students to design a device that would pump helium but not hydrogen—in most approaches to fusion, hydrogen is the fuel, and helium is, in effect, the ash. “Helium is one of the hardest things to pump in the periodic table, because it’s so inert," Whyte said.La classe a proposé plusieurs idées très intelligentes.Aucun d'entre eux n'a réussi. “We’re still working on that one," he said.
L'année suivante, quelque chose s'est produit que Whyte attribue à la restauration de son intérêt pour la fusion. “je had passed my colleague Leslie in the hall, and he was holding a bundle of what looked like the spoolings of a cassette tape," he said. jet was a relatively new material: ribbons of high-temperature superconductor.Les supraconducteurs sont des matériaux qui offrent peu ou pas de résistance à l'écoulement de l'électricité;Pour cette raison, ils fabriquent des électromagnétiques, et les aimants idéalement efficaces, et les aimants sont le composant clé de Tokamaks. A high-temperature superconductor—well, it opened up new possibilities, in the way that the vulcanization of rubber opened up possibilities in the mid-nineteenth century.Le matériau du supraconducteur que le collègue de Whyte tenait pourrait en théorie faire un aimant beaucoup plus efficace que jamais l'existence, ce qui entraîne un dispositif de fusion nettement plus petit et moins cher. “Every time you double a magnetic field, the volume of the plasma required to produce the same amount of power goes down by a factor of sixteen," Whyte explained.La fusion se produit lorsqu'un plasma contenu est chauffé à plus de cent millions de degrés. Whyte asked his class to use this new material to design a compact fusion power plant of at least five hundred megawatts, enough to power a small city: “je was not sure what we would find withH.T.S., but je knew it would be innovative."
The physicists Bob Mumgaard, réan Brunner, and ZachHartwig were in that class.La centrale électrique qu'ils ont proposée était à la plupart des égards.En son centre, ce serait un tokamak en forme de batterie, un peu comme le type avec lequel Whyte avait travaillé en tant qu'étudiant diplômé.Ils ont nommé leur design Vulcan. jen the next iteration of the class, those ideas evolved into a design called ARC, for “affordable, robust, and compact." (This also happens to be the name of the personal fusion device of the billionaire industrialist Tony Stark, in the “jeron Man" movies.) ARC would use an ordinary salt to translate its heat onto an electrical grid. jet would be modular, for easy maintenance. jet would not be able to recycle its own fuel. jet was a “good enough" machine.Mais l'utilisation deH.T.S. magnets made it about the size of a conventional power plant—a tenth the size of jeTER.
Physicists from both classes later formed a group that modified the arc design. The new model was two-thirds the size and intended to be ready as soon as possible—SPARC. SPARC would be the prototype that demonstrated the concept; ARC would be a long-lasting power plant capable of delivering affordable energy to the grid.
Il y avait de vraies raisons pour le scepticisme.H.T.S.est fragile - il est resté à voir s'il pouvait même être transformé en aimant robuste et, s'il pouvait, comment cet aimant supporterait le bombardement par des particules chargées. Plus,H.T.S.n'était pas encore disponible dans le commerce à une échelle et des performances suffisantes. “But those were engineering barriers, not scientific barriers," Whyte said.«Cette classe a vraiment changé d'avis sur l'endroit où nous étions en fusion."
Fusion scientists often speak of waiting for a “KittyHawk moment," though they argue about what would constitute one.Ce n'est que rétrospectivement que nous considérons le dépliant des frères Wright comme la percée essentielle dans le vol habitué.Hot-air balloons had already achieved flight, of a kind; gliders were around, too, though they couldn’t take off or land without a catapult or a leap.L'un des premiers vols habités des Frères Wright a duré moins d'une minute - a-t-il été ce vol?Un A.P. reporter said, of that event, “Fifty-seven seconds, hey? jef it had been fifty-seven minutes, then it might have been a news item."
Notre soleil est un moteur de fusion.Alors sont toutes les étoiles.
Mais nous avons découvert que Fusion avait propulsé les étoiles il y a une centaine d'années, lorsque le physicien britannique Arthur Eddington a mis en place deux connaissances dans ce qui a été vu à l'époque comme une supposition sauvage. The facts he combined were that the sun is made up mostly of hydrogen, with some helium, and that E=mc2.
Eddington a remarqué que quatre atomes d'hydrogène pèsent un peu plus d'un atome d'hélium. jef four hydrogen nuclei somehow fuse together, in a series of steps, and form helium, then a little bit of mass must be “lost" in the process.Et si l'on prend au sérieux ce plus célèbre des équations, alors ce peu de masse devient beaucoup d'énergie - comme beaucoup d'énergie que cette quantité de masse multipliée par la vitesse de la lumière, au carré. To give a sense of this ratio: jef you converted a baseball into pure energy, you could power New York City for about two weeks.Peut-être que ce processus - l'hydrogène s'écrase dans l'hydrogène et la formation d'hélium, dégageant une quantité extraordinaire d'énergie dans le processus - était la façon dont le soleil et toutes les étoiles ont brûlé si brillant et si long. Eddington, in a paper laying out this theory, closed with an unusual take on the story of réaedalus and his son jecarus. Eddington argued in defense of jecarus, saying it was better to fly too high, and in doing so see where a scientific idea begins to fail, than it was to be cautious and not try to fly high at all.
Quand la plupart des gens pensent à l'énergie nucléaire, ils ne pensent pas à la fusion mais à la fission.La fission est lorsqu'un atome - le plus souvent de l'uranium ou du plutonium - casse en deux.La fission génère des déchets qui restent radioactifs pendant des dizaines de milliers d'années;En revanche, le peu de déchets que la fusion génère reste radioactif pendant quelques décennies seulement.La fission est assez puissante, comme en témoignent les bombes atomiques;La fusion est beaucoup, beaucoup plus puissante. (jen 1952, a fusion bomb, known as theH-bomb, was tested, though it has never been used in warfare; it worked by using a fission bomb to set off a giant uncontrolled fusion reaction. One of the fathers of theH-bomb, Edward Teller, an aggrieved Shakespearean villain in most tellings, had other incautious ideas, such as using fusion bombs to dig canals or make diamonds.) Le processus de fusion semble dangereux pour un profane - un soleil dans une bouteille magnétique? - mais il est plus facile à éteindre qu'une correspondance.
