General Atomics fait progresser la technologie de fusion avec le silicium
San Diego, Californie, 13 juill. 2022 (GLOBE NEWSWIRE) — Des chercheurs de General Atomics (GA) ont annoncé un nouveau concept pour faire progresser l’énergie de fusion à l’aide de matériaux avancés à base de carbure de silicium (SiC) capables de résister aux conditions intenses dans un dispositif de fusion de puissance. Offrant des avantages significatifs en matière de sécurité et d’environnement, le concept de couverture modulaire GA (GAMBL) soutiendra le développement accéléré d’une usine pilote de fusion capable de produire une énergie sûre, propre et toujours active.
GAMBL fait progresser la conception de la couverture de reproduction, un composant essentiel d’un réacteur à fusion qui absorbe les neutrons, produit de la chaleur et crée du tritium pour rendre le cycle du combustible de fusion autosuffisant. Il est décrit dans un article publié ce mois-ci dans la revue Ingénierie et conception de la fusion.
De nombreux concepts de centrales à fusion utilisent de l’acier à «activation réduite» pour des composants tels que la couverture, car il résiste mieux à la radioactivité que les aciers conventionnels. Les matériaux avancés tels que le SiC ont des propriétés d’activation encore plus faibles et sont donc considérés comme des solutions supérieures. La capacité du SiC à résister à des températures beaucoup plus élevées que l’acier signifie également qu’il peut soutenir une production d’électricité plus efficace.
Cependant, malgré son excellente résistance et sa durabilité, le SiC n’a pas été considéré comme une solution à long terme en raison des incertitudes concernant ses propriétés matérielles et de sa capacité limitée à contenir l’hélium à haute pression qui est envisagé comme fluide caloporteur dans de nombreuses conceptions de réacteurs. GAMBL surmonte ces défis en introduisant plusieurs nouvelles fonctionnalités, notamment des matériaux SiC-tungstène pour les surfaces intérieures du tokamak. Cela permet des capacités d’évacuation de la chaleur et une durabilité supérieures, ainsi qu’une approche modulaire qui permet la fabrication à l’aide des technologies existantes.
« Les conceptions actuelles à court terme des prototypes de réacteurs à fusion reposent sur des aciers, mais les matériaux à base de SiC présentent des avantages uniques tels qu’une faible activation, une résistance à haute température et une capacité à se coupler à un système de conversion de puissance très efficace », a déclaré Mark Tillack, qui a dirigé l’équipe de conception de GAMBL. « GAMBL exploite les capacités des matériaux à base de SiC pour offrir une conception intrinsèquement sûre et respectueuse de l’environnement. »
Depuis les années 2010, GA a mené un solide programme de R&D pour développer des composites SiC pour les réacteurs à fission de quatrième génération et des crayons combustibles tolérants aux accidents. Pour la fusion, le système de refroidissement simplifié de GAMBL et l’absence d’acier signifient que le système peut fournir des températures beaucoup plus élevées (>1000C vs ~500C) aux turbogénérateurs. Cela signifie une efficacité beaucoup plus élevée de la centrale électrique et une électricité moins chère par rapport aux conceptions utilisant de l’acier à faible activation.
« L’approche de conception des structures entre les alliages métalliques et les composants en céramique composite est très différente », a déclaré Yutai Katoh, directeur par intérim de la division des sciences et technologies des matériaux et directeur du programme pour les matériaux de fusion au laboratoire national d’Oak Ridge. « Pour cette raison, la communauté de l’énergie de fusion a été réticente à poursuivre sérieusement la conception de réacteurs utilisant des composites SiC. GAMBL est le type d’effort qui est nécessaire si nous voulons maintenir des options pour les réacteurs à fusion qui offrent une compétitivité des coûts et l’acceptation du public.
À propos de General Atomics : Depuis l’aube de l’ère atomique, les innovations de General Atomics ont fait progresser l’état de l’art dans tout le spectre de la science et de la technologie – de l’énergie nucléaire et de la défense à la médecine et au calcul haute performance. Derrière une équipe mondiale talentueuse de scientifiques, d’ingénieurs et de professionnels, l’expérience et les capacités uniques de GA continuent de fournir des solutions sûres, durables, économiques et innovantes pour répondre à la demande mondiale croissante.
