Le principe de cette technique avait été proposée dès les années 1980, mais les premières tentatives n’avaient pas abouti. Les résultats, publiés dans Physical Review Letters concernent un problème très concret : comment entretenir le courant électrique nécessaire au fonctionnement d’un tokamak (un équipement expérimental qui sert à étudier la fusion nucléaire) sans devoir régulièrement interrompre l’expérience ?
Des pauses pour le tokamak
Un tokamak est une machine en forme d’anneau dans laquelle des champs magnétiques confinent un plasma, un gaz porté à très haute température. Un courant électrique circulant dans ce plasma contribue à son confinement. Pour produire ce courant, les chercheurs utilisent notamment un solénoïde, une bobine dont le fonctionnement s’apparente à celui d’un transformateur. C’est efficace, mais la durée de fonctionnement est limitée : il faut finir par réinitialiser le système, ce qui impose d’arrêter le plasma.
Au centre DIII-D, les impulsions durent environ dix secondes, explique l’étude. Des machines plus grandes peuvent atteindre plusieurs centaines de secondes. Cela reste toutefois un fonctionnement par séquences, alors que la plupart des études de conception envisagent un fonctionnement continu pour les futurs tokamaks commerciaux.
D’où l’intérêt des ondes radio. En interagissant avec les électrons du plasma, elles peuvent leur transmettre de l’énergie et produire un courant sans dépendre du transformateur. Les ondes hélicon pourraient notamment permettre d’agir plus profondément dans le plasma.
Pourquoi avoir attendu quarante ans ? Les plasmas des années 1980 n’absorbaient pas correctement ces ondes. Les dispositifs permettant de les injecter manquaient aussi d’efficacité, et les instruments de mesure ne permettaient pas de vérifier suffisamment bien le courant obtenu. Bref, la théorie avait de l’avance sur le matériel.
L’équipe a commencé à préparer de nouveaux essais il y a plus de dix ans. Les expériences ont démarré à l’été 2024, avec une antenne spécialisée et des plasmas suffisamment chauds pour absorber les ondes. Les mesures ont notamment permis d’identifier un échauffement lié à cette absorption. Les chercheurs ont également multiplié les vérifications statistiques pour écarter un résultat exceptionnel et peu représentatif.
Cette démonstration ne signifie pas qu’une centrale à fusion fonctionnera demain en continu. DIII-D reste une installation expérimentale, qui ne reproduit pas toutes les conditions d’un futur réacteur. La suite consisterait notamment à augmenter la puissance transmise au plasma par ces ondes. Il s’agit donc d’un progrès technique pour les tokamaks, mais plusieurs questions restent à résoudre avant d’en faire un usage dans l’industrie.