L’énergie de fusion provient de la « fusion » de noyaux atomiques légers. Lorsque deux de ces noyaux fusionnent, le noyau résultant est légèrement plus léger que leur somme. La différence de masse ne disparaît pas mais se transforme en énergie. Cette infime perte de masse génère une quantité énorme d’énergie qui rend l’énergie de fusion extrêmement intéressante.
Il existe trois états de la matière : l’état solide, l’état liquide et l’état gazeux. Un gaz porté à très haute température devient un plasma. À l’état plasma, les électrons sont arrachés aux atomes. Un atome sans électrons en orbite autour du noyau est dit ionisé et appelé ion. Le plasma est donc fait d’ions et d’électrons libres. Les scientifiques peuvent y stimuler les ions de sorte qu’ils entrent en collision, fusionnent et libèrent de l’énergie.
Il est difficile de maintenir un plasma stable pour en extraire de l’énergie. Le plasma est chaotique, extrêmement chaud et sujet à des turbulences et autres instabilités. La compréhension, la modélisation et le contrôle du plasma sont extrêmement complexes mais les chercheurs ont fait d’énormes progrès ces dernières décennies.
Les scientifiques font appel à des dispositifs de confinement magnétique pour manipuler les plasmas. Les réacteurs à fusion les plus courants de ce type sont les tokamaks et les stellarators. Ce sont actuellement les plus prometteurs pour les centrales à fusion du futur.
Les deux tirent parti du fait que les particules chargées réagissent aux forces magnétiques. Les ions sont confinés dans les réacteurs par de puissants aimants. Les électrons sont aussi confinés par les forces des réacteurs. Les forces magnétiques font tourner les particules dans les chambres annulaires des réacteurs pour les empêcher de sortir du plasma.
