Projet ITER

« Projet ITER Les chercheurs travaillent sur une énergie qui pourrait s'inscrire dans un monde décarboné et depuis une centaine d'années, ils ont une piste, celle de la fusion nucléaire.C’est l’enjeu du projet ITER. La fusion nucléaire un formidable outil de production d'énergie rendu possible par l'exploitation de la force la plus intense de la nature : l'interaction nucléaire, dont l'énergie de liaison en représente la puissance.

Cette énergie qui assure la cohésion au sein d'un noyau atomique et bien nous savons la libérer.

D'abord en cassant des noyaux lourds, ça c'est la fission nucléaire, mais aussi en fusionnant deux noyaux légers car cette réaction va provoquer la création d'un noyau plus lourd mais surtout le dégagement d'une partie de l'énergie de liaison sous forme de chaleur ou de lumière, et ça c'est la fusion nucléaire.

Et en effet, à quantité de réactif égal, la fusion nucléaire produit quatre fois plus d'énergie que la fission.

Avec seulement quelques grammes de réactif, il est en théorie possible de produire autant d'énergie qu'une personne en utilise pendant 60 ans dans un pays développé. L’énergie du soleil vient d’ailleurs de la fusion, chaque seconde c'est 600 millions de tonnes de noyau d'hydrogène qui fusionnent en son sein, soit à peu près toute l'énergie que consomme l'humanité en une année entière.

Concrètement, la fusion qui se passe au cœur de l'étoile donne naissance à des noyaux d'hélium très chaud et aussi à des neutrons de très très grande énergie. Et ça, même si à la base, ces noyau d'hydrogène, ils ne devraient pas s'unir, c’est à dire qu’ ici on parle quand même de mariés de noyau, qui ont toujours une charge positive, or rapprocher deux charges positives, celle de deux aimants par exemple, ce n'est pas si facile.

Sauf pour le soleil qui, comme les autres étoiles, possède tous les éléments nécessaires à la fusion. Premièrement pour la réussir, il faut que la matière soit sous forme de plasma, qui est le quatrième état de la matière après l'état solide puisque dans cet état, les électrons, qui grâce à leur charge négative sont habituellement situées autour du noyau, sont libérés de l'attraction positive du noyau.

Ensuite, l'étape d'après est ainsi de vaincre cette fameuse répulsion ultra puissante, et la solution est de pousser ces noyaux de charges positive à s'agiter pour qu'ils aient plus de chances de s'unir.

Donc ça, ça tombe bien pour le soleil dont la température peut atteindre au centre des 15 millions de degrés Celsius, car dans le plasma, l'énergie cinétique est liée à la température.

Ainsi les noyaux parviennent à s’agiter.

Enfin, la densité est aussi nécessaire car elle a pour rôle d'augmenter les probabilités de rencontre. Ce sont tous ces facteurs que les chercheurs essayent de mimer sur terre.

Néanmoins, pour nous, l'hydrogène est trop difficile à exploiter.

Ainsi c’est sur le deutérium et le tritium que les chercheurs misent, deux cousins de l'hydrogène, qui ont juste plus de neutrons donc de charges neutre que lui.

De plus, le deutérium et le tritium sont présents en grande quantité sur terre.

C'est simple, en prenant un mètre cube d'eau de mer, on a déjà 3 g de deutérium et le tritium.

Pour obtenir du deutérium, il suffit de distiller de l'eau, qu'il s'agisse d'eau douce ou d'eau de mer, tandis que le tritium peut être produit par l'interaction d'un neutron et d'un atome de lithium.

Ce dernier est aussi en abondance dans la croûte terrestre. Il y a quelques mois c'est grâce à ces deux isotopes (radioactifs) qu'une grande première a pu être réalisée.

Le 5 décembre 2022, avec le National ignition facility, un immense laser américain doté de 192 faisceaux, un tir chargé de chauffer une capsule remplie le deutérium et de tritium, a été réalisé.

Et ce qui s'est passé, c'est que lorsque la capsule est devenue suffisamment chaude, et bien la couche externe du matériau a explosé entraînant une compression du deutérium et du tritium devenu plasma.

C’est ainsi que la fusion du deutérium et du tritium a pu commencer, libérant au passage 3,15 mégajoules et surtout un gain d'énergie par rapport à la mise de départ pour la première fois de notre histoire.

Parce qu’à l’origine, c'est seulement 2,05 mégajules d'énergie qui ont été transmis.

Rentre alors en jeu la fusion par confinement inertiel.

Une technique récente liée à l’invention des lasers, qui consiste à porter à très haute pression un petit volume de plasma dans un temps très court.

Donc une grande première mais que de nombreuses personnes ont relativisé.

Il y a eu un gain mais dans les faits pour injecter ces 2,05 Mégajoule à ce petit volume, c'est 400 mégajoules qui ont été utilisés pour faire tourner les lasers. Or dans le domaine de la fusion nucléaire, c'est plutôt une autre technologie, un peu plus ancienne qui bénéficie de la majorité des recherches.

Son nom, le confinement magnétique qui prend place lui dans un tokamak.

Il s’agit d’une installation qui a la forme d'un donut dont la mission est d'empêcher le plasma qu'il contient, à température de fusion, de toucher ses parois.

Et s'il y arrive en fait, il va perdre une bonne partie de sa chaleur et des réactions de fusion.

Pour y arriver, le tokamak va compter sur son côté magnétique, car le plasma a une faiblesse : il est composé d'énormément d'ions et d'électrons sensibles à ce côté magnétique.

Grâce à ça, le plasma ne se rapproche pas des parois.

Le problème, c’est qu’ en raison des instabilités créées par la guerre entre la pression.... »