100 MILLIONS DE DEGRÉS POUR LES ÉLECTRONS D'UNE MACHINE À FUSION COMPACTE

Dans un futur réacteur à fusion qui « brûle » de lui-même, les particules alpha produites par la fusion céderont l’essentiel de leur énergie aux électrons du plasma, par collisions. La température de ces électrons, et la vitesse à laquelle leur chaleur s’échappe, décideront en grande partie du bon fonctionnement du réacteur.

Un moyen de chauffer directement les électrons passe par les micro-ondes : le chauffage par résonance cyclotronique électronique, ou ECRH. Il devrait compter de plus en plus dans les futures machines à fusion compactes. Pourtant, les expériences sur les tores sphériques — des machines très compactes qui confinent le plasma par un champ magnétique — ont surtout été chauffées par des faisceaux de particules neutres rapides, et étudiées avec des ions chauds. Les plasmas où des électrons chauds sont chauffés presque uniquement par micro-ondes restent, écrivent les auteurs, largement inexplorés.

Le tir 18325

Guang Yang, Yuejiang Shi et l’équipe d’EXL-50U, un tore sphérique exploité par l’entreprise ENN Fusion à Pékin, rapportent une telle décharge. Pendant le tir 18325, le plasma portait environ 500 kiloampères et n’était chauffé que par des micro-ondes à 50 gigahertz, issues de deux systèmes utilisés l’un après l’autre : un premier émetteur d’environ 230 kilowatts jusqu’à 0,5 seconde, puis un second d’environ 200 kilowatts.

• Tant que le premier émetteur fonctionnait, les électrons du cœur restaient vers 2 keV.
• Après le basculement, leur température a grimpé rapidement. À 0,60 seconde, un diagnostic laser (diffusion Thomson) a mesuré environ 10 keV au centre. Les barres d’erreur étant grandes, l’équipe retient 8,6 keV — 100 millions de kelvins — comme borne basse prudente.
• La phase chaude a duré environ 150 millisecondes, à une densité au cœur très faible, environ 0,4 × 10¹⁹ particules par mètre cube, avant de s’effondrer quand le courant a baissé et que la densité est remontée.

Le tir 18325 sur EXL-50U : la température des électrons du cœur (panneau a6) culmine vers 0,6 s après le passage au second système de micro-ondes ; le panneau B montre le profil de température très piqué. — Figure 1, Yang et al. (2026), arXiv:2610.14684.

Comme la puissance injectée n’a presque pas changé au basculement, les auteurs attribuent le saut à un changement de l’endroit où le second émetteur dépose son énergie — hors de l’axe, selon leur modèle de tracé de rayons. Le mécanisme exact, et le rôle décisif ou non de la polarisation différente des deux ondes, restent des questions ouvertes.

Électrons chauds, ions froids

Le profil de température est très piqué : il tombe à environ 1 keV à mi-chemin du bord, alors que la densité reste presque plate. La chaleur est concentrée près de l’axe.

Les ions n’ont pas été mesurés pendant la fenêtre chaude. Le même jour, un spectromètre à rayons X a trouvé des ions au cœur regroupés vers 0,5 keV, et sur des tirs voisins le rapport des températures électrons/ions augmentait quand la densité baissait. Autrement dit, à faible densité, électrons et ions de ce plasma sont fortement découplés : les 100 millions de degrés appartiennent aux seuls électrons.

L’équipe a aussi modélisé la fuite de chaleur. La chaleur des électrons s’échappe 100 à 10 000 fois plus vite que ne le prévoit la théorie collisionnelle la plus simple — ce que les physiciens appellent un transport anormal — mais moins tout près de l’axe. Des simulations désignent deux types d’instabilités à petite échelle, l’une au cœur, l’autre à mi-rayon ; les auteurs insistent : ce n’est pas une prédiction quantitative des pertes de chaleur.

Ce qu’il faut garder en tête

La température centrale s’accompagne de réserves que les auteurs détaillent. La mesure est bruitée à si faible densité ; elle suppose que les électrons suivent une distribution thermique normale, et d’éventuels électrons rapides « non thermiques » produits par les micro-ondes ne sont pas résolus. Le niveau d’impuretés du plasma a été supposé, pas mesuré.

Il faut aussi signaler un conflit d’intérêts. Les auteurs sont rattachés à ENN Fusion, l’entreprise privée qui exploite EXL-50U, et le travail a été financé par une société d’ENN. Ils déclarent n’avoir aucun conflit et que le financeur n’a joué aucun rôle dans l’étude. Reste qu’il s’agit d’une entreprise qui annonce une performance de sa propre machine, dans un preprint court non relu par les pairs.