Fusion nucléaire : ce qu’elle est et pourquoi elle vous importe

Il y a toujours eu et il y aura toujours une course à l’énergie. Peu importe la décennie, le millénaire ou la génération, les humains se sont toujours retrouvés à la recherche de la prochaine grande chose qui leur permettra d’améliorer leur vie.

Dans l’antiquité, les Grecs, les Romains, les Egyptiens, les Persans et les Asiatiques parvenaient à construire de grandes civilisations seulement par le travail manuel. L’Angleterre est devenue l’une des forces dominantes du monde en partie grâce à l’utilisation du charbon.

Maintenant, alors que nous entrons dans le 22e siècle, les gens sont à la recherche de cette nouvelle grande chose – la source d’énergie magique qui remplacera l’électricité et nous donnera un moyen abordable et illimité pour éclairer nos rues et nourrir nos ordinateurs.

Beaucoup de scientifiques et éminents experts dans le domaine croient que la réponse à ce dilemme est devant nous depuis la nuit des temps. Si nous voulons vraiment découvrir ce que notre avenir nous réserve et comment résoudre la crise cataclysmique de l’énergie dans laquelle nous nous trouvons, nous n’avons qu’à regarder vers le ciel pour nous inspirer.

Le soleil, vénéré depuis des générations, est toujours considéré ,par de nombreux physiciens, avec le même sens d’admiration que nos ancêtres. Là-haut, suspendu au ciel, est une source d’énergie propre pratiquement illimitée.

Comment le soleil est-il connecté à l’avenir énergétique ? Deux mots : fusion nucléaire.

Physique et fusion

Le soleil est une étoile de séquence principale de type G qui se trouve au centre même de notre système solaire. Il s’est formée il y a environ 4,6 milliards d’années, lorsqu’une série d’effondrements gravitationnels de la matière dans un grand nuage moléculaire se sont produis. Pour simplifier les choses, on appellera ça une explosion.

Les retombées de l’explosion se sont dispersées dans un disque orbital et sont essentiellement devenues notre système solaire. Au centre même, toujours brûlant, se trouve le soleil. Cette masse centrale est devenue si chaude et dense qu’elle a amorcé une fusion nucléaire continue en son centre.

Cette dernière information, la « fusion nucléaire », est ce qui intéresse vraiment les scientifiques. Chaque seconde, des trillions d’ions hydrogène fusionnent dans le noyau dense de 27 millions de degrés du soleil.

Lorsque vous combinez ceci avec la force gravitationnelle massive du soleil, vous avez soudainement ce que beaucoup appellent le Principe Goldilocks (où tout est parfait). Les forces gravitationnelles du soleil capturent non seulement les atomes d’hydrogène en mouvement, mais les pressent aussi si fortement qu’ils se transforment en un élément beaucoup plus lourd, l’hélium.

Lorsque cette compression et cette transformation se produisent, une énorme quantité d’énergie est libérée. C’est la fusion nucléaire.

Quelle est la différence entre fusion et fission ?

La fusion nucléaire est basée sur des principes complètement différents de ceux de la fission nucléaire (ce que nous avons aujourd’hui dans les réacteurs et les bombes). La fission se base sur l’idée de diviser les composés instables (leurs atomes) en morceaux plus petits. C’est un processus qui ne se produit habituellement pas dans la nature et dont la production d’énergie provient principalement des réactions en chaîne des neutrons.

La fusion, par contre, se produit naturellement dans l’univers et est obtenue non pas par la division des atomes, mais par l’union (ou fusion) de deux ou plusieurs atomes plus légers en un atome plus dense.

La fission s’accompagne d’inefficacités inhérentes. Mis à part le fait qu’il s’agit d’un procédé extrêmement dangereux et difficile à contenir, le combustible nécessaire (généralement de l’uranium 235) coûte cher à extraire et à purifier. Une fois utilisées, les tiges d’uranium sont incroyablement radioactives et doivent être éliminées de façon sécuritaire pour assurer la sécurité du public.

La promesse de la fusion nucléaire

Si nous pouvions reproduire le processus de fusion nucléaire sur Terre, nous serions à la veille d’une nouvelle ère énergétique. Une centrale nucléaire à fusion serait capable de fournir une source d’énergie pratiquement illimitée, hautement efficace, rentable et propre. À un moment donné, notre dépendance aux combustibles fossiles, la crise énergétique, la pauvreté mondiale et bien d’autres malheurs feraient partie du passé.

Quels changements pourrions-nous voir ?

Nous propulser dans l’espace

L’un des grands défis dans la colonisation d’autres planètes et l’extension au-delà de la lune est notre dépendance aux combustibles fossiles. En théorie, la fusion nucléaire non seulement lèverait l’interdiction de voyager vers Mars et au-delà, mais sa production d’énergie nous permettrait aussi de faire ce voyage relativement rapidement.

Minimiser les conflits mondiaux

En tant que source d’énergie propre et illimitée, la fusion nucléaire permettrait à l’humanité de se gentrifier et, dans une certaine mesure, de restructurer des régions de notre planète qui sont actuellement non seulement en effondrement économique, mais aussi dans une catastrophe structurelle. Beaucoup de conflits dans le monde tournent autour du contrôle des sources d’énergie et de la capacité d’extraire du carburant. Un approvisionnement illimité en énergie pourrait réduire considérablement les conflits mondiaux.

Mettre fin à la pénurie mondiale d’eau

Seulement 3% de l’eau de la planète est effectivement potable. Les 97% restants sont de l’eau salée non potable. La seule façon de rendre cette eau potable est d’en enlever le sel. Malheureusement, les usines de dessalement, en particulier dans les communautés rurales et les pays pauvres, sont une chimère en raison de leurs coûts. La fusion nucléaire pourrait réduire considérablement le coût élevé de ces centrales et permettre un dessalement à grande échelle.

Créer de l’énergie propre

La fusion nucléaire ne produit ni gaz à effet de serre ni déchets. Contrairement aux autres noyaux lourds nucléaires, il y a peu ou pas de déchets radioactifs et le seul sous-produit de la fusion est l’hélium. La création de la fusion ne fait intervenir que des isotopes de l’hydrogène (deutérium et tritium) au lieu d’uranium. c’est un moyen sûr et relativement non toxique d’obtenir de l’énergie. Contrairement à l’énergie de fission nucléaire, qui peut provoquer des réactions en chaîne catastrophiques, la fusion est beaucoup plus facile à contrôler. Et contrairement aux énergies fossiles, c’est infiniment plus clair.

L’état de la fusion nucléaire

Nous en sommes encore au tout début de la fusion nucléaire. Le processus a déjà été reproduit à très petite échelle, en utilisant trois méthodes distinctes:

Fusion à confinement inertiel

Une pastille d’hydrogène est comprimée par de nombreux lasers jusqu’à ce que les noyaux fusionnent en hélium, ce qui libère une explosion d’énergie.

Fusion à confinement magnétique

À l’aide de champs magnétiques, un plasma surchauffé de matière fusible est étroitement confiné dans un réacteur. Lorsque cela se produit, des réactions de fusion nucléaire commencent à se produire.

Fusion à Cible Magnétisée

C’est un hybride des deux méthodes. Grâce aux champs magnétiques, un plasma surchauffé est créé et confiné. De plus, les pistons compriment le combustible, ce qui entraîne une explosion de fusion nucléaire.

Malheureusement, aucun de ces processus n’est encore au point, car l’énergie requise pour les mettre en marche est égale à l’énergie produite. L’objectif est d’atteindre le point mort et, enfin, de générer plus d’énergie que nécessaire.

On est toujours loin de la fusion à grande échelle. note Fiona McDonald :

Au cours de la dernière année, il y a eu de grandes victoires. Les scientifiques du MIT ont battu le record de pression plasmatique en octobre et, en décembre, des chercheurs sud-coréens sont devenus les premiers à maintenir le plasma « haute performance » jusqu’ à 300 millions de degrés Celsius (540 millions de degrés Fahrenheit) pendant 70 secondes. En Allemagne, un nouveau type de réacteur de fusion, le Wendelstein 7-X Stellerator, a réussi à contrôler le plasma. Mais nous sommes encore loin de pouvoir assembler toutes ces pièces – trouver un moyen abordable de produire du plasma aux températures nécessaires à la fusion, puis de l’exploiter suffisamment longtemps pour produire de l’énergie.

(Pour la vidéo, sous-titres disponibles en français : Cliquez sur ‘Sous-titres’; si ce n’est pas en français : allez dans ‘Paramètres’, ‘Sous-titres’ et pour changer la langue cliquez sur ‘Traduire automatiquement’, vous aurez un vaste choix de langues.)

Conclusion

Nous sommes peut-être loin de la fusion nucléaire à grande échelle, mais nous allons certainement dans la bonne direction. Et la motivation est là pour continuer à aller de l’avant. La première compagnie à maîtriser le processus aura une mine d’or et le monde sera changé du jour au lendemain.

D’ici là, nous devrons compter sur nos méthodes de production d’énergie plutôt inefficaces. Mais nous pouvons dire que l’avenir est prometteur.

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