L’alma mater de Iron Man a un design pour un réacteur de fusion ARC réaliste
La version de Tony Stark dans les films Marvel est diplômée du MIT au début des années 1990. Il a construit un réacteur ARC à Stark Industries plus tard, mais apparemment, certaines des recherches initiales qu’il a effectuées en tant qu’étudiant sont restées dans des carnets quelque part sur une étagère poussiéreuse du MIT. Il ne leur a fallu que quelques décennies, mais une équipe de chercheurs du MIT a été en mesure de développer des plans provisoires pour un réacteur à fusion ARC entièrement armé et opérationnel.
ARC signifie « abordable, robuste, compact ». Il s’agit d’un réacteur de fusion basé sur le tokamak, qui utilise des champs magnétiques pour contenir le plasma à une température suffisamment élevée (des dizaines à des centaines de millions de degrés Celsius) pour maintenir les conditions nécessaires à la fusion. Un tokamak appelé ITER est actuellement en construction en France et pourrait être opérationnel dans les années 2030, pour un coût de plusieurs dizaines de milliards de dollars. Un tas d’institutions de recherche différentes travaillent sur de nouvelles approches conçues pour être beaucoup plus rapides et beaucoup, beaucoup moins chères ; l’ARC est la dernière en date.
Ce qui rend la conception de l’ARC du MIT différente, c’est son utilisation d’une nouvelle classe de supraconducteurs disponibles dans le commerce appelés rubans supraconducteurs d’oxyde de cuivre de baryum de terre rare (REBCO). Ces supraconducteurs peuvent générer des champs magnétiques nettement plus élevés à l’intérieur du réacteur. Et puisque toute augmentation du champ magnétique élève le niveau de fusion à la quatrième puissance, l’utilisation des supraconducteurs REBCO pour presque doubler l’intensité du champ magnétique donne une augmentation potentielle de la puissance de fusion d’un ordre de grandeur par rapport aux supraconducteurs standard.
Avec cette augmentation massive de la puissance, le MIT a pu concevoir un réacteur beaucoup plus petit (et donc moins cher) qui peut encore produire des quantités importantes d’électricité. Le premier prototype de réacteur ARC serait une centrale électrique de 270 MWe, produisant entre trois et six fois plus d’énergie qu’il n’en faut pour se maintenir en fonctionnement. Le réacteur, qui produirait suffisamment d’énergie pour alimenter quelque 100 000 foyers, serait relativement compact et deux fois moins grand qu’ITER. Il aurait l’avantage supplémentaire d’avoir un cœur modulaire, ce qui le rendrait beaucoup plus facile à entretenir et à expérimenter.
La conception du réacteur serait également simplifiée par l’utilisation d’un liquide (un sel fondu de fluor lithium béryllium) comme matériau de blindage, modérateur de neutrons et milieu d’échange thermique. Le liquide recouvre le réacteur, est chauffé par la fusion qui se produit à l’intérieur, puis est alimenté par un moteur à cycle de Brayton à haut rendement pour produire de l’électricité.
Le réacteur ARC est basé presque entièrement sur une technologie existante et éprouvée, et le MIT affirme que des dispositifs d’une complexité et d’une taille similaires ont été construits en cinq ans environ. Il coûterait, selon le MIT, « une fraction » de ce qu’il faudra pour construire ITER. Pour ce que nous en savons, cette fraction est de neuf dixièmes, mais l’implication est que le réacteur ARC serait sensiblement moins cher, en grande partie en raison de sa plus petite taille.
Nous devons souligner, comme le font les chercheurs, qu' »une conception technique complète est au-delà de la portée de l’étude ARC ». Cependant, il n’y a pas d’obstacle théorique ou technologique empêchant le développement d’une conception technique pour un réacteur ARC. Si c’est le cas, nous pourrions voir un réacteur achevé et opérationnel dans une dizaine d’années seulement.