Publication des résultats de recherche sur les aimants supraconducteurs à haute température pour la fusion hélicoïdale au Japon

La société japonaise Helical Fusion a récemment annoncé que les résultats de ses recherches sur les aimants supraconducteurs à haute température, menées conjointement avec l'Institut national japonais des sciences de la fusion (NIFS), ont été évalués par des pairs et publiés dans le Journal of Physics : Conference Series. Ces résultats, précédemment divulgués sous forme de rapport préliminaire, valident principalement les performances des conducteurs supraconducteurs à haute température destinés aux applications de fusion dans des conditions de champ magnétique intense et de courant élevé.

La présente étude a testé le conducteur supraconducteur à haute température UROCOIC, développé indépendamment par Helical Fusion. L'équipe de recherche a fabriqué un échantillon de « bobine double-pancake » à partir de ce conducteur et a utilisé les équipements d'essai existants pour simuler aussi fidèlement que possible les environnements de champ magnétique et de courant attendus dans un futur réacteur de fusion. La température initiale de l'essai était de 10 K, l'intensité du champ magnétique appliqué par la bobine externe était de 7 T, et le champ magnétique local maximal supporté par la bobine d'essai a atteint 8,9 T.

Les résultats des essais montrent que la bobine a permis le passage d'un courant de 40 kA en régime supraconducteur pendant 280 secondes, tout en supportant un champ magnétique local de 8,9 T et une force électromagnétique de 356 kN/m. L'étude a également validé les propriétés d'auto-protection de la bobine sans isolation dans des conditions de variation rapide du champ magnétique, et a obtenu les données de constantes de temps correspondantes. Helical Fusion estime que ces résultats démontrent que le conducteur UROCOIC satisfait aux conditions requises pour la poursuite des validations sur le dispositif de démonstration intégré Helix HARUKA.

Le projet Helix vise à développer un dispositif de production d'énergie par fusion de type hélicoïdal. Selon le plan de l'entreprise, le projet achèvera la validation individuelle des technologies clés — aimants supraconducteurs à haute température, couverture tritigène et divertor — au cours des années 2020, puis mènera une démonstration intégrée avec Helix HARUKA dans les années 2030, tout en poursuivant la construction du premier dispositif de production d'électricité Helix KANATA.

Les aimants supraconducteurs à haute température sont l'un des composants essentiels des dispositifs de fusion à confinement magnétique ; leur rôle est de générer et de maintenir le champ magnétique intense nécessaire au confinement du plasma ultra-chaud. Par rapport aux technologies supraconductrices conventionnelles, les aimants supraconducteurs à haute température devraient permettre d'atteindre des intensités de champ magnétique plus élevées dans des dispositifs plus compacts, ce qui revêt une importance considérable pour améliorer l'efficacité et la faisabilité technique des centrales à fusion. Les dispositifs de fusion de type hélicoïdal offrent un potentiel de fonctionnement en régime stationnaire, mais la fabrication des aimants à structure hélicoïdale tridimensionnelle est particulièrement difficile ; par conséquent, les conducteurs supraconducteurs à haute température flexibles et les technologies de bobinage manufacturables constituent des éléments clés pour la progression de l'ingénierie.

Cette recherche a bénéficié du soutien du programme de promotion de l'innovation et de la création des petites et moyennes entreprises du ministère japonais de l'Éducation, de la Culture, des Sports, des Sciences et de la Technologie (MEXT), et a combiné la R&D industrielle, les plateformes d'essai des instituts de recherche et les capacités de fabrication des entreprises japonaises. Helical Fusion a indiqué que la prochaine étape consistera à poursuivre l'assemblage des bobines développées et à mener des validations intégrées pour le dispositif Helix HARUKA.