FILTRER
Réinitialiser

Le rendez-vous de l'innovation #9

03 novembre 2021

La fusion nucléaire, vers un « soleil artificiel » ?

Peut-être avez-vous déjà entendu parler du projet de réacteur expérimental de fusion nucléaire ITER et de ses chiffres qui affolent tous les compteurs ?
35 pays participants, une enceinte de 5200 tonnes destinée à contenir des particules chauffées à plus de 100 millions de degrés, et des dizaines de milliards d’euros d’investissement.

Toutefois derrière ces chiffres se cachent peut-être l’unique solution de production d’énergie pouvant répondre aux différentes problématiques actuelles du domaine.

  • Un mix énergétique qui divise

Bien souvent nous distinguons les énergies fossiles des énergies renouvelables et de l’énergie nucléaire. Chacune de ces sources d’énergie présente à la fois des avantages et des inconvénients, environnementaux et techniques.

En France, près de 75% de la production d’énergie est assurée par les centrales nucléaires toutes basées sur le principe de la fission nucléaire qui consiste à projeter un neutron sur un atome lourd instable (uranium 235 ou plutonium 239). Ce dernier éclate alors en 2 atomes plus légers, ce qui produit de l’énergie, des rayonnements radioactifs et 2 ou 3 neutrons (particules neutres qui composent le noyau des atomes avec les protons) capables à leur tour de provoquer une fission. Bien que ne rejetant pas de dioxyde de carbone, la fission nucléaire impose un traitement particulièrement contraignant des déchets radioactifs.

  • La promesse de la fusion nucléaire

La fusion nucléaire est en quelque sorte l'opposé de la fission nucléaire. La réaction de fusion consiste à rassembler deux noyaux atomiques légers pour en créer un plus lourd : c’est le processus qui alimente le cœur des étoiles, tel que notre soleil.
Deux isotopes d’hydrogène (deutérium et tritium) sont portés à des températures de plusieurs millions de degrés. Lorsque ces noyaux légers fusionnent, le noyau créé se retrouve dans un état instable. Il tente de retrouver un état stable en éjectant un atome d’hélium et un neutron qui contient 80 % de l’énergie produite par la réaction. A masse égale, la fusion d'atomes légers libère une énergie près de quatre millions de fois supérieure à celle d'une réaction chimique telle que la combustion du charbon, du pétrole ou du gaz, et quatre fois supérieure à celle des réactions de fission nucléaire.

Pour reproduire les conditions nécessaires à la fusion, les scientifiques utilisent principalement deux techniques : le confinement magnétique (puissants champs électromagnétiques), et le confinement inertiel (forte puissance délivrée par des impulsions laser très brèves).
Si le monde réussit à maîtriser la fusion nucléaire et à l’industrialiser, il s'agira là d'une véritable révolution : la production d’électricité se fera avec une énergie quasi inépuisable, ne générant ni gaz à effet de serre, ni déchets radioactifs de haute activité à vie longue.
Mais la route est encore longue…

  • Des obstacles techniques encore nombreux

Le confinement magnétique est pour le moment la voie privilégiée. Ce confinement repose sur des systèmes appelés tokamaks, machines en forme d’anneau métallique creux. Au sein d’un tokamak, il faut confiner le plasma (un gaz dont les atomes ont été dissociés sous l'effet de la température) dans un volume limité et suffisamment éloigné des parois qui ne pourraient résister aux températures extrêmes. Puisqu’aucun matériau connu n’est suffisamment résistant, il faut utiliser une barrière « immatérielle », en l’occurrence un champ magnétique. Encore faut-il que la température du plasma soit suffisamment élevée et qu'elle puisse être maintenue à un niveau stable pendant une longue période.

Sept décennies de recherches sur la fusion ont conduit à une amélioration sensible des résultats. Dans la droite lignée de ces recherches, le projet collaboratif ITER, situé sur le site de Cadarache à Saint-Paul-lez-Durance, vise à démontrer la faisabilité technique d’un processus de fusion à grande échelle au moyen d’un tokamak. De son côté le MIT de Cambridge vient de développer une nouvelle brique technologique de rupture : un aimant de 3m générant un champ magnétique de 20 teslas (capable de soulever 400 avions de ligne) et ne consommant que 30 watts de puissance électrique.

La mise en application industrielle de la fusion nucléaire est encore confrontée à des défis technologiques majeurs. De nombreux efforts et beaucoup de patience seront nécessaires avant de voir en fonctionnement une centrale industrielle basée sur la fusion : même si le projet ITER doit achever sa phase de tests d’ici 2035, la seconde moitié du siècle est visée pour une mise en service. D’autres solutions à court terme doivent donc être développées et déployées pour répondre aux enjeux auxquels nous faisons face.

Sur la même thématique

Je souhaite être recontacté
close
*Champs obligatoires
close
*Champs obligatoires