Les fondus de la fusion

Le 17 octobre 2014 par Valéry Laramée de Tannenberg
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Le réacteur de Lockheed Martin serait 10 fois plus petit que l'Iter.
Le réacteur de Lockheed Martin serait 10 fois plus petit que l'Iter.
Lockheed Martin

Le plus gros producteur d’armes américain affirme être capable de construire un réacteur à fusion nucléaire. De quoi assurer à l’humanité un approvisionnement en électricité illimité. Une annonce qui suscite plus de scepticisme que d’espoir.

La nouvelle a fait grand bruit. Mercredi 15 octobre, Lockheed Martin annonce, sur son site internet, la construction prochaine d’un prototype de réacteur à fusion nucléaire. Cela n’a l’air de rien, mais la fusion est l’un des graals de la physique moderne. Dit simplement, il s’agit de reproduire sur terre les réactions thermonucléaires du soleil. De quoi assurer à l’humanité le plein d’énergie pour des millions d’années.

Comment ça marche? Comment souvent, le principe est simple, mais la réalisation est atrocement complexe. La fusion nucléaire consiste à faire s’assembler deux noyaux d’éléments légers pour en créer un plus lourd. Les physiciens essaient actuellement de faire fusionner des noyaux de deutérium et de tritium, deux isotopes de l’hydrogène. Cette réaction produit un noyau d’hélium, un neutron et énormément d’énergie. La fusion d’un seul gramme de deutérium libérerait environ 100 mégawattheures.

Plus énergétique que la fission

En théorie, un réacteur à fusion produirait 3 à 4 fois plus d’énergie qu’un réacteur électronucléaire actuel (à fission). Oui, mais voilà: les noyaux de deutérium et de tritium ont tous deux une charge électrique positive. Pour éviter que les deux noyaux ne se repoussent, hypothéquant toute chance de fusion, il faut reproduire les conditions extrêmes de température et de pression qui règnent à l’intérieur du soleil.

En clair, il faut créer un plasma dans lequel les noyaux des éléments légers, séparés des électrons, peuvent fusionner. A condition de maintenir le plasma suffisamment longtemps à haute température pour que la réaction de fusion débute et s’auto-entretienne. Les physiciens estiment que les réactions de fusion les plus énergétiques ne peuvent se dérouler qu’à des températures de l’ordre de 150 millions de degrés: 10 fois plus chaud qu’au cœur de l’astre diurne.

80% de l'énergie produite par la fusion sera emportée hors du plasma par le neutron qui, n'étant pas chargé électriquement, est insensible aux champs magnétiques. Les neutrons seront absorbés par les parois du réacteur, transférant leur énergie à ces dernières sous forme de chaleur. C’est cette chaleur qui sera utilisée, par la suite, pour produire de la vapeur, laquelle actionnera turbines et alternateurs pour générer de l’électricité.

Du plasma sinon rien

Aucun matériau connu ne résiste à pareille fournaise. Raison pour laquelle les scientifiques isolent la chambre de chauffe du plasma du monde extérieur par de puissants champs magnétiques.

On l’aura compris, le réacteur à fusion sera, a priori, une énorme machine bardée de super aimants. Le prototype Iter, que construisent 35 pays à Cadarache, pèsera 23.000 tonnes, dont 6.000 t d’aimants. Rien à voir, donc, avec les images et les (rares) informations diffusées par Lockheed Martin. Le grand producteur d’armements américain affirme simplement être capable de produire en 5 ans un prototype qui, à puissance égale, serait 10 fois plus petit qu’Iter.

Quid de la radioprotection?

Le communiqué de l’industriel de Palmdale suscite plus de scepticisme que d’espoir. «Toutes les machines actuelles susceptibles de produire de l’énergie de fusion contrôlée en quantité appréciable (tokamak, stellarator ou confinement inertiel) sont de très grosses machines», explique Michel Claessens d’Iter. Au CEA, on rappelle que la technologie du confinement par miroir, utilisée semble-t-il par les ingénieurs de Lockheed Martin, n’est pas nouvelle. Seul hic: elle a été abandonnée il y a une quarantaine d’années par les chercheurs américains.

Autre interrogation: la radioprotection. «En théorie, on peut réaliser de petits réacteurs à fusion, mais aussi petits soient-ils, ils sont de gros émetteurs de neutrons. Pour protéger les personnels, il faudrait une paroi d’acier d’un mètre autour du réacteur et un mur d’eau de même épaisseur.» Les chercheurs français remarquent aussi qu’Iter ne démarrera au mieux qu'en 2020. Et qu’en l’état de la science, il n’est pas imaginable d’espérer commercialiser des réacteurs à fusion avant 2050.

Ultime source d’étonnement: le physicien qui réussira à produire plus d’énergie qu’il n’en consommera à partir de la fusion nucléaire est (presque) assuré de décrocher un prix Nobel. Or Tom McGuire, chef du programme Fusion du conglomérat californien, n’a pas publié le moindre article dans une revue à comité de lecture. Quelle discrétion pour un scientifique qui va changer le destin du monde...



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