La fusion nucléaire fait l’objet de recherches depuis des décennies. Si nous parvenions à les apprivoiser et à les laisser fonctionner de manière contrôlée dans une centrale électrique, nous aurions puisé dans le feu primordial des milliards et des milliards d’étoiles de l’univers. Quelle est la situation actuelle ?
L'astrophysicien Josef M. Gaßner a ceci à direa publié une vidéo YouTube. Avec son aide et quelques informations complémentaires du professeur Harald Lesch, nous discutons de la situation de la fusion nucléaire à la fin du premier quart du 21e siècle.
Nous structurons le nôtreIntroduction rapide à la fusion nucléaire
comme suit:
- Quels concepts existe-t-il pour utiliser la fusion nucléaire pour produire de l’électricité ?
- Où Josef M. Gaßner voit-il les principaux défis ?
- La fusion nucléaire produit-elle des déchets nucléaires ?
- Les réacteurs à fusion peuvent-ils exploser ?
- Avons-nous assez de carburant ?
- Peut-on estimer quand les premières centrales nucléaires à fusion seront mises en service ?
Quels concepts existe-t-il pour utiliser la fusion nucléaire pour produire de l’électricité ?
AuFission nucléaireun noyau atomique est décomposé en deux ou plusieurs noyaux plus petits. Ce faisant, il libère de l'énergie. Pour que cela se produise, le noyau de départ doit être suffisamment lourd – par exemple de l'uranium. C'est la base de toutes les centrales nucléaires actuelles.
KernfusionA l’inverse, deux atomes légers fusionnent pour n’en former qu’un plus lourd. Nous utilisons de l’hydrogène et transformons deux atomes d’hélium en un seul. L'énergie est principalement libérée sous forme de neutrons. Lors de la fusion, du plasma est créé (quatrième état fondamental de la matière : solide, liquide, gazeux, plasma).
Nous devons (généralement) utiliser de la chaleur pour ce faire. Le soleil le fait avec une pression que nous ne pouvons pas exercer de manière soutenue. Nous connaissons actuellement les principaux moyens suivants pour réaliser une fusion :
- Stellarator ou Tokamak :Le courant électrique est utilisé pour générer des champs magnétiques qui maintiennent un plasma en suspension à l’intérieur d’une chambre de réaction annulaire.
- Fusion inertielle (balle ou laser) :De minuscules quantités d’hydrogène sont fusionnées soit par des lasers, soit par l’impact d’un projectile. Lorsque la balle frappe, une pression extrêmement importante est créée pendant une courte période, non constante comme avec le soleil. Mais que ce soit de cette manière ou grâce à des lasers : nous collectons alors essentiellement l’énergie des bombes à hydrogène miniatures qui explosent.
L’énergie électrique que nous pouvons tous utiliser est généralement produite de manière classique à l’aide de turbines entraînées par la vapeur. Ceci est créé en chauffant l’eau en utilisant l’énergie libérée lors de la fusion.
Vous pourrez en apprendre davantage sur les principes de base de la fusion nucléaire et notamment sur la fonction inertielle dans.
Où Josef M. Gaßner voit-il les principaux défis ?
Outre les innombrables défis individuels selon le type de réacteur, l'astrophysicien identifie trois domaines clés qui, selon lui, retardent généralement la construction de la première centrale électrique :
- Plus dedans que dehors :Actuellement, même en laboratoire, il n’est pas encore possible de produire de l’électricité. Nous consommons toujours plus d’énergie que nous ne pouvons en exploiter.
- Non-linéarité :Lorsqu’il s’agit de fusion nucléaire, les systèmes de laboratoire de la taille d’une pièce ne peuvent pas simplement être étendus à des systèmes plus grands que des terrains de football. La physique est très complexe. À petite échelle, cela peut fonctionner pendant une courte période. Mais l’exploitation continue pour produire de l’électricité pour l’approvisionnement de base est une tout autre affaire. Un peu comme des amateurs seniors contre des champions du monde dans un sport de votre choix.
- Les collaborations internationales augmentent la complexité :Basé sur leréacteur tokamak phare ITER, créé dans le sud de la France, Gaßner illustre un autre point. Lorsque des dizaines de pays travaillent sur un projet, c'est politiquement et socialement fantastique, mais cela gonfle extrêmement la bureaucratie et les accords nécessaires. La raison : chacun veut générer autant de connaissances que possible pour construire ses propres centrales électriques.
La plupart des autres réacteurs de recherche construits dans des conditions plus simples n’atteignent pas actuellement l’échelle d’ITER. Et même il est loin d'être adapté à une utilisation opérationnelle. À l'avenir, nous souhaitons utiliser ce que nous avons appris pour construire le premier réacteur à fusion à grande échelle de l'humanité, appelé DEMO (viaInstitut Max-Planck).
La fusion nucléaire produit-elle des déchets nucléaires ?
Oui, la fusion nucléaire produit de la matière radiante. Toutefois, selon Gaßner, les demi-vies sont bien plus courtes que celles des déchets nucléaires classiques. Cela facilite la manipulation et surtout le stockage.
Les réacteurs à fusion peuvent-ils exploser ?
Non, l’arrêt des processus de fusion est plus direct : imaginez que cela équivaut à fermer le tuyau d’une cuisinière à gaz. Le plasma de fusion et donc la libération d'énergie expirent immédiatement. Avec les centrales à fission, des problèmes peuvent encore survenir malgré l’arrêt de la production d’électricité. La fission nucléaire se produit d’elle-même et doit dans la plupart des cas être activement inhibée. La fusion, en revanche, nécessite un apport d’énergie électrique pour les champs magnétiques ou le combustible pouvant être bombardé.
Avons-nous assez de carburant ?
Oui, car il nage dans nos océans en quantité quasiment infinie. Les isotopes de l'hydrogène tels que le deutérium et le tritium sont principalement fusionnés. Comme le professeur Harald Lesch en tant que collègue de Josef M. Gaßner dans un établissement plus ancienVidéo YouTubeexplique : Il y a autant d'énergie utilisable par fusion dans un litre d'eau de mer que dans un baril de pétrole, soit environ 159 litres.
Peut-on estimer quand les premières centrales nucléaires à fusion seront mises en service ?
Josef M. Gaßner a renoncé à tout espoir de pouvoir tirer de la prise du courant de fusion nucléaire : "Je ne vivrai pas assez longtemps pour le voir." Il fêtera ses 59 ans en 2025. Cela concorde avec les estimations de Harald Lesch : selon lui, la fusion nucléaire commerciale sera dans au moins 30 ans.
Gaßner ajoute : Une fois construits, ils restent réservés aux pays dotés d'infrastructures de haute technologie, de recherche et de développement. Sans cette base, elles ne pourront pas fonctionner car les centrales à fusion sont des systèmes complexes.
