{"id":1089,"date":"2018-02-26T23:03:33","date_gmt":"2018-02-27T04:03:33","guid":{"rendered":"http:\/\/www.jeanmarcpelletier.net\/blog\/?p=1089"},"modified":"2018-03-02T08:54:43","modified_gmt":"2018-03-02T13:54:43","slug":"avancee-dans-la-fusion-nucleaire-objectif-2025","status":"publish","type":"post","link":"http:\/\/www.jeanmarcpelletier.net\/blog\/2018\/02\/26\/avancee-dans-la-fusion-nucleaire-objectif-2025\/","title":{"rendered":"Avanc\u00e9es dans la fusion nucl\u00e9aire – Objectif : 2025"},"content":{"rendered":"

Au-del\u00e0 des d\u00e9bats qui animent notre quotidien, il est un domaine qui assurera la p\u00e9rennit\u00e9 de l’humanit\u00e9: la mise au point d’un r\u00e9acteur \u00e0 fusion nucl\u00e9aire en mesure de r\u00e9pondre \u00e0 tous nos besoins en \u00e9nergie… pour toujours. En ce sens, il s’agit \u00ab\u00a0simplement\u00a0\u00bb de construire une \u00ab\u00a0machine\u00a0\u00bb o\u00f9 on reproduit les r\u00e9actions de fusion nucl\u00e9aire qui se produisent dans le Soleil. Rien de moins.<\/p>\n

Et pourquoi la fusion nucl\u00e9aire saura-t-elle assurer nos besoins en \u00e9nergie? Simplement parce que les \u00ab\u00a0mat\u00e9riaux\u00a0\u00bb entrant dans une r\u00e9action de fusion nucl\u00e9aire sont abondants (\u00ab\u00a0illimit\u00e9s\u00a0\u00bb) et que la fusion nucl\u00e9aire lib\u00e8re 5 fois plus d’\u00e9nergie que la fission nucl\u00e9aire, sans aucune production de \u00ab\u00a0d\u00e9chets\u00a0\u00bb radioactifs.<\/p>\n

La fusion nucl\u00e9aire, c’est quoi?<\/h4>\n

Dans un environnement \u00e0 tr\u00e8s haute temp\u00e9rature (similaire \u00e0 la temp\u00e9rature pr\u00e9sente dans le Soleil, soit > 100 millions de degr\u00e9s C), on cr\u00e9e un plasma o\u00f9, les \u00e9lectrons \u00e9tant s\u00e9par\u00e9s des noyaux, on \u00ab\u00a0force\u00a0\u00bb d noyaux de deut\u00e9rium et de tritium \u00e0 se fusionner ensemble. Ce processus de fusion g\u00e9n\u00e8re de l’h\u00e9lium (particule alpha \u00ab\u00a0\u03b1\u00a0\u00bb) ainsi qu’un neutron (tr\u00e8s \u00ab\u00a0\u00e9nerg\u00e9tique\u00a0\u00bb) et d\u00e9gage une \u00e9nergie consid\u00e9rable, recueillie pour alimenter une turbine et produire de l’\u00e9lectricit\u00e9.<\/p>\n

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Quant au deut\u00e9rium et au tritium, soient 2 isotopes de l’hydrog\u00e8ne, le deut\u00e9rium est tr\u00e8s abondant alors que le tritium est obtenu principalement par des r\u00e9actions nucl\u00e9aires dans des r\u00e9acteurs conventionnels.<\/p>\n

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A noter que le neutron (tr\u00e8s \u00ab\u00a0\u00e9nerg\u00e9tique\u00a0\u00bb) reste confin\u00e9 \u00e0 l’int\u00e9rieur de la \u00ab\u00a0machine\u00a0\u00bb tandis que l’h\u00e9lium (particule \u00ab\u00a0\u03b1\u00a0\u00bb) – extraite de la \u00ab\u00a0machine\u00a0\u00bb apr\u00e8s la fusion deut\u00e9rium-tritium – ne pr\u00e9sente aucun risque puisque stopp\u00e9e par une \u00ab\u00a0simple feuille de papier\u00a0\u00bb.<\/p>\n

Ce qui fait en sorte que, contrairement \u00e0 la fission nucl\u00e9aire o\u00f9 les \u00ab\u00a0rejets\u00a0\u00bb (Uranium 235 et Plutonium 239) demeurent radioactifs pendant des millions d’ann\u00e9es, les r\u00e9acteurs \u00e0 fusion sont intrins\u00e8quement stables (aucune possibilit\u00e9 d’explosion nucl\u00e9aire) et les produits issus de la fusion sont \u00ab\u00a0propres\u00a0\u00bb et sans radioactivit\u00e9.<\/p>\n

La recherche sur la fusion nucl\u00e9aire, un concept qui a \u00e9merg\u00e9 dans les ann\u00e9es 1950<\/h4>\n

Il importe de souligner le fait que l’utilisation – malheureuse – de l’arme atomique a \u00e9t\u00e9 faite \u00e0 l’encontre d’Hiroshima (bombe \u00e0 l’uranium) et de Nagasaki (bombe au plutonium) et que, par la suite, les Etats-Unis sont entr\u00e9s dans un mode d’affrontement avec l’Union Sovi\u00e9tique dans ce qui allait devenir la \u00ab\u00a0guerre froide\u00a0\u00bb et la course \u00e0 des armes de plus en plus puissantes.<\/p>\n

Or ces deux bombes \u00e9taient bas\u00e9es sur le concept de fission d’atomes \u00ab\u00a0lourds\u00a0\u00bb, fission qui lib\u00e8re des grandes quantit\u00e9s d’\u00e9nergie avec une puissance de destruction importante:<\/p>\n

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Par ailleurs, le concept de \u00ab\u00a0fusion nucl\u00e9aire\u00a0\u00bb a \u00e9t\u00e9 \u00e9labor\u00e9 au d\u00e9but des ann\u00e9es 1950, notamment par le Dr. Lyman Spitzer lequel a entrepris les premiers travaux de recherche sur l’\u00e9tude des plasmas en mettant au point un \u00ab\u00a0stellarator\u00a0\u00bb, le processus de fusion engendrant une production d’\u00e9nergie cinq fois plus grande que l’\u00e9nergie d\u00e9gag\u00e9e durant le processus de fission nucl\u00e9aire. A des fins de production d’\u00e9lectricit\u00e9, une \u00ab\u00a0machine\u00a0\u00bb \u00e0 fusion nucl\u00e9aire serait beaucoup plus efficace que les r\u00e9acteurs \u00e0 fission en usage aujourd’hui.<\/p>\n

Une version am\u00e9lior\u00e9e du stellerator est pr\u00e9sent\u00e9e ici, les \u00e9l\u00e9ments de couleur jaune repr\u00e9sentant le plasma en \u00e9tat de \u00ab\u00a0fusion\u00a0\u00bb alors que les \u00e9l\u00e9ments de couleur bleue repr\u00e9sentent les aimants destin\u00e9s \u00e0 \u00ab\u00a0comprimer\u00a0\u00bb le plasma et le maintenir \u00e0 l’\u00e9cart des parois:<\/p>\n

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Or, m\u00eame si ces premi\u00e8res \u00e9bauches permettaient d’en apprendre davantage sur la physique des plasmas, les mauvais rendements atteints par cette configuration, la difficult\u00e9 \u00e0 fabriquer de telles \u00ab\u00a0machines\u00a0\u00bb ainsi que le probl\u00e8me de confinement du plasma ne permettaient nullement la mise au point d’un r\u00e9acteur ayant une \u00ab\u00a0\u00e9nergie nette positive\u00a0\u00bb, soit qu’il produise davantage d’\u00e9nergie que l’\u00e9nergie inject\u00e9e pour amorcer et alimenter la r\u00e9action de fusion dans le noyau.<\/p>\n

Il faudra attendre la proposition des savants sovi\u00e9tiques Lev Artsimovitch<\/span> et Andrei Sakharov proposant une configuration en \u00ab\u00a0beigne\u00a0\u00bb (\u00ab\u00a0tokamak\u00a0\u00bb) pour atteindre des r\u00e9sultats exp\u00e9rimentaux autrement plus probants que les r\u00e9acteurs bas\u00e9s sur le concept du stellarator:<\/p>\n

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Les premiers pas en fusion: un cheminement long et p\u00e9nible<\/h4>\n

S’inspirant du concept \u00ab\u00a0tokamak\u00a0\u00bb et devant les sommes consid\u00e9rables \u00e0 investir pour fabriquer de tels r\u00e9acteurs, malgr\u00e9 la \u00ab\u00a0guerre froide\u00a0\u00bb s\u00e9vissant entre le monde occidental et l’Union Sovi\u00e9tique, les efforts ont \u00e9t\u00e9 mis en commun et, \u00e0 ce jour, plusieurs r\u00e9acteurs exp\u00e9rimentaux (toujours de plus en plus \u00ab\u00a0puissants\u00a0\u00bb et dispendieux) ont \u00e9t\u00e9 r\u00e9alis\u00e9s alors que, malgr\u00e9 la formidable puissance des r\u00e9acteurs r\u00e9cents, l’atteinte d’une \u00ab\u00a0\u00e9nergie nette positive\u00a0\u00bb (Q > 1) n’a jamais \u00e9t\u00e9 atteinte.<\/p>\n

Ainsi, une liste impressionnante de projets ont \u00e9t\u00e9 mis en chantier depuis les tout premiers r\u00e9acteurs T1 et T3 d\u00e9velopp\u00e9s en Union Sovi\u00e9tique en 1958, dont les plus r\u00e9cents projets JET en op\u00e9ration au Royaume-Uni et TFTR aux Etats-Unis:<\/p>\n

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Le projet ITER, promesse d’un r\u00e9acteur avec \u00ab\u00a0\u00e9nergie nette positive\u00a0\u00bb (Q > 1)<\/h4>\n

ITER est un formidable projet de recherche en fusion nucl\u00e9aire financ\u00e9 par 7 partenaires dont l’Europe (45,6 %), la Chine, le Japon, l’Inde, la Cor\u00e9e du Sud, la Russie ainsi que les Etats-Unis se partageant 54,4 % du financement \u00e0 parts \u00e9gales, le Canada s’\u00e9tant retir\u00e9 de la participation au projet en 2003.<\/p>\n

Situ\u00e9 \u00e0 Cadarache (Sud de la France), sa localisation a fait l’objet de nombreuses tractations alors que des sites situ\u00e9s au Canada, au Japon et en Espagne ont \u00e9t\u00e9 pris en consid\u00e9ration par les partenaires du projet.<\/p>\n

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De plus, ce projet appelle \u00e0 des investissements colossaux: pr\u00e9vus \u00e0 l’origine \u00e0 6 milliards d’euros, le budget final a \u00e9t\u00e9 rehauss\u00e9 \u00e0 16 milliards d’euros, soit 25 milliards de $ CAN.<\/p>\n

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La fl\u00e8che de couleur \u00ab\u00a0orange\u00a0\u00bb pointe vers la taille d’un humain \u00e0 proximit\u00e9 du r\u00e9acteur<\/p>\n

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Et l’objectif est de cr\u00e9er un plasma > 100 millions C confin\u00e9 \u00e0 l’int\u00e9rieur du r\u00e9acteur par des aimants supraconducteurs, le plasma \u00e9tant cr\u00e9\u00e9 par des ondes radiofr\u00e9quences et le r\u00e9acteur refroidi par des syst\u00e8mes de refroidissement in\u00e9dits \u00e0 ce jour.<\/p>\n

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Plasma cr\u00e9\u00e9 \u00e0 l’int\u00e9rieur du r\u00e9acteur (\u00ab\u00a0beigne\u00a0\u00bb) et confin\u00e9 par des aimants supraconducteurs<\/p>\n

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Les d\u00e9fis sont colossaux et la mise en service est pr\u00e9vue pour 2025, soit 6 ann\u00e9es de plus que les projections initiales du projet.<\/p>\n

ITER r\u00e9sussira-t-il \u00e0 cr\u00e9er un plasma \u00ab\u00a0en fusion\u00a0\u00bb Q > 1 et \u00e0 le maintenir en op\u00e9ration de fa\u00e7on quasi-continue?<\/h4>\n

Les objectifs du projet ITER sont simples:<\/p>\n