Les réacteurs de fusion nucléaire, conçus pour produire de l’énergie en fusionnant des noyaux atomiques légers à des températures extrêmement élevées, pourraient jouer un rôle clé dans la transition énergétique vers une électricité plus durable. Cependant, l’environnement extrême à l’intérieur de ces dispositifs peut endommager les matériaux entourant le plasma surchauffé et électriquement chargé où se déroule la réaction de fusion.
Le tungstène est couramment utilisé pour recouvrir les parois internes des réacteurs de fusion, notamment en raison de sa résistance aux températures élevées et à l’érosion. Toutefois, des études ont mis en évidence que le tungstène subit des dommages significatifs sous irradiation neutronique. Par exemple, le flux de neutrons reçu par le tungstène pendant le fonctionnement d’ITER devrait être de l’ordre de 4,5×10¹⁷ m⁻².s⁻¹, correspondant à une puissance déposée d’environ 1 MW/cm². Ainsi, la fluence neutronique totale reçue par les matériaux de paroi serait de l’ordre de 1,4×10²⁵ cm⁻² pour une année de fonctionnement à pleine puissance. (researchgate.net)
Ces conditions extrêmes peuvent entraîner des phénomènes tels que l’érosion du tungstène, la production de nanoparticules et des défauts induits par irradiation, affectant la performance et la durabilité des composants du réacteur. Des recherches récentes ont mis en évidence que des nanoparticules de tungstène sont produites par les plasmas de tokamak, ce qui peut polluer le plasma et potentiellement entraîner son extinction. (cea.fr)
Pour faire face à ces défis, des approches innovantes sont en cours de développement. Par exemple, des chercheurs du CEA ont testé un composite tungstène-diamant qui a montré une meilleure résistance aux chocs thermiques que le tungstène massif. Cette avancée pourrait améliorer la protection des composants exposés au plasma dans les réacteurs de fusion. (laclepublique.fr)
En conclusion, bien que le tungstène soit un matériau prometteur pour les réacteurs de fusion, sa susceptibilité aux dommages radiatifs nécessite des recherches continues pour développer des matériaux plus résistants et asr la viabilité à long terme de l’énergie de fusion.
