Voila ce que j'ai peu près retenu d'une conférence donnée par Jean-Marc Ane, membre du comité de Direction de Euratom-CEA, chargé de l'implantation d'ITER à Cadarache.
ITER : International Thermonuclear Experiment Reactor.
La fusion :
C’est le principe de fonctionnement des étoiles. Lors de la formation des corps célestes, les plus gros subissent en leur cœur des pressions phénoménales dues à leur masse.
Cette pression fait grimper la température (100 millions de °C, ou °K, à ce niveau ça ne change plus rien !). Avec de telles températures, les noyaux d’hydrogène fusionnent, et l’étoile s’allume. (Si Jupiter avait été un chouilla plus gros, on aurait pu avoir un 2ème soleil dans notre ciel !)
Sur le soleil, on obtient l’équation chimique suivante toute les secondes !!!!!!! :
600 millions de tonnes d’hydrogène --------- 596 millions de tonnes d’hélium + énergie (chaleur et lumière).
On peut calculer cette énergie à partir des 4 millions de tonnes manquantes en appliquant la célèbre relation d’Einstein E=mc².
Et sur Terre ?
La fusion nucléaire contrôlée consiste à reproduire ces conditions extrêmes de manière à pouvoir exploiter de manière industrielle cette source d’énergie.
A 100 m°C, les constituants des atomes se séparent (noyaux + et électrons -) et forment un gaz chaud, le plasma. Aucun récipient ne peut contenir le plasma dans un espace suffisamment petit pour espérer obtenir quelques collisions donnant lieu à des réactions de fusion. Pour ce faire, on utilise un champ magnétique intense de géométrie toroidale. Les noyaux ne peuvent alors se déplacer que dans une partie très restreinte de l’espace. Les collisions sont alors favorisées et le champ magnétique limite les contacts entre le plasma et les parois du réacteur. Cette technique est appelée confinement magnétique du plasama, et les réacteurs à fusion sont nommés « tokamak ». Ce nom provient du russe « toroidalnaya kamera magnitnaya », que Maître Vespasiano, champion de russe, nous traduirait aisément par « appareil contenant un plasma confiné dans un espace restreint à l’aide d’un très fortchamp magnétique toroïdal, permettant d’étudier les réactions de fusion thermonucléaire. »
Utilisation de l’hydrogène ?
Notre technique actuelle utilisée dans les tokamak permettra de réaliser difficilement des collisions entre des noyaux d’hydrogène du fait de leur petite taille. Aussi, les collisions serony plus faciles à obtenir en utilisant des noyaux de deutérium et de tritium, qui sont 2 isotopes de l’hydrogéne. (hydrogène : 1 proton tout seul, deutérium : 1 proton + 1 neutron, tritium : 1 proton + 2 neutrons).
Réaction chimique de la fusion :
1 deutérium + 1 tritium ------------ 1 hélium + 1 neutron.
Le noyau d’hélium, étant chargé électriquement, est soumis au champ magnétique du tokamak et reste confiné dans le réacteur. Les collisions des noyaux d’hélium entre eux permettent de maintenir une température importante dans le réacteur. Et les neutrons ? Comme leur nom l’indique, ils sont neutres et donc insensibles au champ magnétique. Ils quittent alors le tokamak à très grande vitesse, leur énergie est récupérée, puis transformée en chaleur, puis en vapeur, puis en électricité !
Point sur ITER aujourd’hui :
1983 : mise en exploitation du 1er tokamak JET (joint european torus) dans le cadre du programme Euratom.
En 1997, ce réacteur à fourni 16 mW pendant 1 seconde.
En 2002, on a obtenu des plasmas de 4 minutes dans le tokamak supraconducteur Tore Supra.
On espère réaliser prochainement une décharge de plasma de 400 secondes, le courant circulant dans le plasma devrait alors atteindre 15 millions d’ampères !!! chaud !!!
Avantage d’ITER :
1 - Le deutérium est quasi-inépuisable sur Teere, et le tritium est facile à produire à partir du lithium contenu dans le sol.
2 – Une centrale charbon de 1000 mW a besoin de brûler 3 millions de tonnes de charbon par an, une centrale nucléaire demande 300 tonnes d’uranium et une centale à fusion aura besoin de seulement 1 kg de deutérium et de 10 kg de lithium pour arriver au même résultat. Et ce sans produire 1 gramme de gaz à effet de serre.
3 – Sécurité accrue, toute fuite ou infiltration provoquerait une diminution de la température et donc un arrêt immédiat du processus de fusion. Il n’y a donc aucun risque d’emballement comme à Tchernobyl.
4 – Les déchets : ce sont des déchets « presque propres », car le tritium, seul élément radioactif utilisé, a une durée de vie très courte (une dizaine d’années, contre plusieurs siècles pour l’uranium, l’iode 133, etc...)
5 – De plus, si on venait un jour à manquer de lithium (réserves évaluées à 1000 ans), on pourrait toujours transformer « facilement » ces centrales pour les faire fonctionner avec de l’hélium3, le hic c’est qu’il yenapa sur Terre, par contre la poussière lunaire en regorge. Yapluka aller le chercher !
Tokamak JET.
Implantation future d'ITER, à Cadarache, près de Sisteron (Alpes de Haute Provence).
