Fusion nucleaire

«... Finalement, entre deux armoires de contrôle d’où débordaient des torons de câbles, la lueur iridescente de la piscine centrale apparut telle qu’Otaku l’avait décrite : une étendue d’eau calme zébrée de décharges bleutées au centre de laquelle trônait, tel un minuscule soleil bleu, la cible en fusion...»

La fusion nucléaire. Chacune des créatures ayant foulé notre Terre lui doit la vie. Elle est le vent et la pluie; elle fait tourner nos éoliennes, nos usines marémotrices et toutes les turbines de tous les barrages du Monde. Elle est pétrole et gaz, elle nous apporte chaleur et lumière. La maitriser serait comme maitriser le feu des étoiles.

Mais comment diantre, cela fonctionne-t-il? Tout seul, répondrait la Nature! La recette est si simple qu'elle a été reproduite des centaines de milliards de fois, rien que dans notre galaxie...

 

Prenez beaucoup, beaucoup de matière (une nébuleuse de gaz et de poussières, par exemple) et attendez très, très longtemps que la gravité face son œuvre. Bientôt (à l'échelle du cosmos, bien sûr), les particules cessent d'errer pour s'agglutiner les unes aux autres.  Elles entrent en collisions et forment un immense disque d'accrétion qui tourne sur lui même. Puis le phénomène s'emballe. Le disque, toujours plus massif, attire de plus en plus de particules : c'est le début d'une stellogénèse.

 

Au centre, c'est un enfer. Les atomes contraints par la gravité croissante, s'entrechoquent avec une telle violence que la température monte. Quelques milliers de degrés, puis quelques millions, jusqu'à ce que les chocs soient si violents que les noyaux d'hydrogène fusionnent pour former de l'hélium. Pourtant, la masse combinée des atomes d'hydrogène ne correspond pas exactement à celle du noyau d'hélium qui vient de naitre. Cet écart de masse s'est transformée en énergie, selon la célèbre formule d'Albert : E = mc2. L'énergie dégagée est alors phénoménale : une nouvelle étoile est née. 

Programme ITER : l'un des plus ambitieux programme de ce début de siècle !

L'homme est un consommateur d'énergie et la fusion nucléaire pourrait bien être la solution capable de répondre à tous ses besoins, car ses avantages sont nombreux :

  • A masse égale elle libère environ quatre fois plus d'énergie que la fission utilisée actuellement dans nos centrales nucléaires.

  • Les combustibles (deutérium et tritium, deux isotopes de l'Hydrogène) sont faciles à obtenir et quasiment inépuisables: le deutérium s'extrait de l'eau et le tritium s'obtient à partir du Lithium, extrêmement abondant dans la croute terrestre et dans les océans.

  • Les déchets radioactifs sont extrêmement limités et à durée de vie courte (cent ans au maximum)

  • En cas de problème sur la centrale, la réaction s'arrête d'elle même et le cœur ne peut pas entrer en fusion

  • Enfin, cerise sur le gâteau : aucune émission de CO2 ou autre gaz à effet de serre.

 

Mais alors, pourquoi ne voit-on pas des centrales à fusions partout ?

La plupart des multiples problèmes techniques qu'il reste à résoudre provient de ce simple constat : pour déclencher une réaction de fusion deutérium - tritium, il faut atteindre - et maintenir - un plasma à plus de 100 millions de degrés

Il est évident qu'aucune paroi ne peut contenir une soupe si chaude.

La solution ? Mettre le plasma en lévitation grâce à de gigantesques électroaimants supraconducteurs. Un des designs les plus prometteurs est celui du Tokamak « toroïdalnaïa kameras magnitnymi katushkami » (enceinte toroïdale à bobinage magnétique pour ceux qui ne maitrisent pas le russe). Près de 250 prototypes ont été produits et testés depuis les années 80.

Le record actuel ? Un tokamak chinois est parvenu à maintenir 180 millions de degrés pendant 20 secondes

Pour l'instant, l'énergie nécessaire pour chauffer le plasma reste supérieure à l'énergie de fusion récupérée. 

Mais dans quelques années, à Cadarache dans le Sud de la France, un gigantesque Tokamak pourrait changer la donne : Le projet ITER a pour objectif de réaliser une fusion auto entretenue, première étape vers une future industrialisation.

 

Soyons encore patient, d'autant plus que le Tokamak n'est pas le seul prétendant au titre : la Z-machine utilise un confinement inertiel par striction axial ; le laser Mégajoules opte pour le confinement laser, et quelques autres projets pourraient peut-être ravir la palme, et résoudre d'un coup nos problèmes d'énergie… 

La Z-machine, dont les décharges bleutées m'ont inspiré pour décrire la centrale à fusion d'Ulm.