Facteur de gain d'énergie de fusion nucléaire

vignette| L'explosion de la bombe à hydrogène Ivy Mike. La bombe à hydrogène est le seul dispositif actuellement capable d'atteindre un facteur de gain d'énergie de fusion nettement supérieur à 1. En technologie des réacteurs à fusion nucléaire, le facteur de gain d'énergie de fusion, que l'on exprime couramment à l'aide du symbole Q, est le rapport entre la puissance de fusion produite par le réacteur et la puissance auxiliaire fournie pour maintenir le plasma en régime stationnaire. La situation pour laquelle Q = 1, lorsque la puissance libérée par les réactions de fusion est égale à la puissance de chauffage auxiliaire, est appelée seuil de rentabilité (« breakeven » dans la littérature anglo-saxonne). Certains ouvrages parlent parfois de seuil de rentabilité scientifique (« scientific breakeven » dans la littérature anglo-saxonne). Une partie de l'énergie produite par les réactions de fusion peut être capturée au sein du combustible, entraînant un auto-échauffement. Le reste de l'énergie de fusion est produit sous une forme qui ne peut pas être capturée par le plasma. Pour cette raison, un système ayant un facteur de gain Q = 1 se refroidira si on ne maintient pas une source de chaleur auxiliaire. Dans le cas des combustibles utilisés dans la pratique, l'auto-échauffement au sein du plasma ne représente qu'environ 20 % de l'énergies produite par les réactions de fusion. Pour cette raison, pour que l'auto-échauffement puisse remplacer les sources auxiliaires, le facteur de gain doit atteindre une valeur d'au moins Q ≈ 5 pour qu'il soit possible d'arrêter le chauffage externe. À ce stade, la réaction devient auto-entretenue, une condition appelée combustion, ce qui est généralement considérée comme hautement souhaitable pour les conceptions de réacteurs pratiques. L'ignition correspond à une valeur de Q infinie, auquel cas aucun apport d'énergie ne serait nécessaire pour démarrer les réactions de fusion auto-entretenues dans le plasma. Au fil du temps, d'autres termes apparentés sont entrés dans le jargon de la fusion nucléaire.