La fusion nucléaire

Aujourd’hui, toutes les centrales nucléaires en activité sont à fission nucléaire, mais une nouvelle technologie est développement : la fusion nucléaire. Cette technique consiste à associer deux atomes alors que la fission divise un atome en deux. En l'occurrence, la fusion est la réaction qui se produit au cœur du soleil  .  Nous pouurions nous demander  pourquoi cette technologie n’est pas en fonctionnement aujourd’hui. Nous essayerons  d’y répondre en expliquant les principes de fonctionnement, puis dans un deuxième temps, nous retracerons l’historique des essais jusqu’à nos jours, et pour conclure nous aborderons le projet ITER qui représente l’avenir de la fusion.

Parlons d'abord du principe de fonctionnement de la fusion . Les Tokamak sont les réacteur les plus utilisé et les plus performents pour la fusion .

Réaction de fusion nucléaire
source:www.fusionforenergy.europa.eu

Le deutérium et le tritium qui sont des isotopes de l’hydrogène fusionnent pour former un atome d’hélium et un neutron « énergétique ». C'est ce neutrons qui produit la plus grande partie de l’énergie. Cependant, l'une des difficultés techniques est le fait que le deutérium et le tritium ont tous les deux des charges positives, par conséquent, ils se repoussent. C'est pourquoi, il faut parvenir à rapprocher les deux atomes à une distance de 10-15 mètres. Pour cela, il faut leur donner une très grande vitesse en les chauffant jusqu’à 100 millions de degrés. La température est si élevée que la matière devient du  plasma et elle est si intense qu’aucun matériau ne peut résister à cette chaleur. C’est un champ magnétique qui permet de conserver le deutérium et le tritium éloigné des parois. Le champ magnétique permet aussi aux neutrons énergétiques et l’hélium qui sont électriquement neutres, de toucher les parois pour leur donner l’énergie sous forme de chaleur, qui est ensuite transportée vers un fluide caloporteur, généralement de l’eau. Ce premier circuit chauffe un autre circuit et grâce à la vapeur produite, cette eau permettra de faire tourner les turbines qui produiront l’électricité.

D’autre part, il faut deux combustibles pour l’énergie nucléaire à fusion. Actuellement le deutérium et le tritium sont les combustibles d’une centrale à fusion. L'un des principaux avantages de la fusion est que ses combustibles sont quasi inépuisables. On trouve le deutérium dans l’eau de mer, à raison de 33 g/m³ d’eau de mer. Cependant, le tritium est stocké aujourd’hui dans des centres de stockage des déchets radioactifs puisqu'il est le résultat des activité de fission nucléaire et il y en a beaucoup pour produir de léléctricité. Le tritium perd la moitié de sa radioactivité au bout de 12,3 ans. C'est pourquoi, une partie est accessible pour les réacteurs à fusion. A terme, le tritium sera produit directement sur le site de la fusion, grâce à la fission du lithium par un neutron, qui produit un atome de tritium et quatre atomes d’hélium. En effet, le lithium est un élément très abondant sur terre, à raison de 20mg par kg dans la croûte terrestre et 0,18 mg par litre dans les océans. Il faut 8,33.105 m3=8,33. 10-4km3 d’eau de mer (alors qu’il y a à peu près 1.109 km3 d’eau dans tous les océans : ainsi il y a assez de combustible pour qu’un réacteur à fusion de 1000MW puisse fonctionner pendant 1.1012  années, soit assez d’énergie pour fournir le monde entier pendant 350 000 années), pour avoir 150 kg de tritium.