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Fusion thermonucléaire contrôlée : une étape décisive a été franchie
11535 lectures / 38 commentaires05 février 2010, 11 h 20
Cette image montre une pastille (la boule blanche) à l'intérieur d'une capsule Hohlraum avec des faisceaux laser qui pénètrent par des ouvertures à chaque extrémité. Les faisceaux compriment et chauffent la cible jusqu'aux conditions nécessaires pour la réalisation de la fusion nucléaire© National Nuclear Security Administration
Il y a quelques jours, des scientifiques américains ont réalisé deux avancées remarquables vers la maîtrise de la fusion nucléaire contrôlée qui représente une source potentielle d'énergie illimitée et propre, pouvant résoudre durablement les problèmes de gaz à effet de serre de la planète.
Dans le domaine de la fusion par confinement inertiel, les chercheurs du "National Ignition Facility" (NIF) ont réussi à franchir pour la première fois la barrière d'un mégajoule avec plus de 111 millions de degrés Celsius, en concentrant 192 rayons laser de grande puissance dans un tube pas plus grand qu'un taille-crayon, rempli de deutérium et de tritium, deux isotopes naturels légers d'hydrogène. (Voir article).
Ils se sont ainsi approchés, comme jamais jusque là, très près de la température nécessaire pour déclencher la fusion thermo-nucléaire, qui se produit naturellement dans le coeur du soleil et de la plupart des étoiles."Le NIF a montré sa capacité à produire suffisamment longtemps l'énergie requise pour mener des expériences de fusion plus tard cette année", souligne Ed Moses, le directeur du NIF, qui fait partie du Laboratoire Lawrence Livermore en Californie.
La température produite pendant quelques milliardièmes de seconde par ce dispositif de puissants lasers occupant la surface d'un terrain de football, a produit une énergie équivalente à 500 fois celle utilisée aux Etats-Unis à tout moment. Elle est aussi trente fois plus élevée que celles obtenues jusqu'à présent par tout autre groupe de laser dans le monde.
"Franchir la barrière du mégajoule nous rapproche du déclenchement de la fusion nucléaire et montre le potentiel énorme de l'un des plus grands défis scientifiques et d'ingéniérie de notre époque", a déclaré Thomas D'Agostino, le directeur du NNSA (National Nuclear Security Administration). Le deutérium est un élément qui peut être extrait de l'eau et ses réserves correspondent à plusieurs millions d'années de consommation mondiale. "Si nous pouvons dompter cette source d'énergie pour avoir une planète sans carbone et déchets nucléaires radio-actifs, ce sera tout simplement merveilleux", observe Ed Moses, dont les travaux sont détaillés dans la revue américaine Science datée du 29 janvier.
Dans l'autre grande voie de recherche sur la fusion, celle du confinement magnétique, des chercheurs du Massachussets Institute of Technology (MIT) et de l'Université américaine de Columbia ont également annoncé une remarquable avancée. Ils sont parvenus à utiliser un aimant d'une demi-tonne, aussi gros qu'un pneu de camion, maintenu en lévitation grâce à un autre aimant, afin de contrôler un gaz ionisé ou plasma.
Dans le cadre du "Levitated Dipole Experiment" (LDX), installé au MIT, l'aimant supraconducteur, refroidi à -269°C grâce à l'hélium liquide, a pu contrôler les mouvements d'un plasma porté à 10 millions de degrés, contenu dans un compartiment adjacent. Les turbulences créées "ont entraîné une concentration plus dense du plasma -une étape cruciale pour faire fusionner des atomes- au lieu de le disperser davantage comme cela survient habituellement", souligne le MIT dans un communiqué.
Levitated Dipole Experiment
© LDX team
Observé lors de l'interaction de plasmas avec les champs magnétiques de la Terre ou de Jupiter, ce type de concentration sous l'effet d'un champ magnétique "n'avait jamais auparavant été recréé en laboratoire", selon le MIT. Cette approche "pourrait fournir une voie alternative pour la fusion" nucléaire, fait valoir Jay Kesner (MIT), co-responsable du projet LDX avec Michael Mauel (Université de Columbia). Source de déchets radioactifs, la fission nucléaire dans les centrales actuelles consiste à casser des noyaux d'atomes. Réaliser au contraire leur fusion pourrait fournir une énergie plus propre.
Dans le cadre du projet de fusion contrôlée au sein du réacteur expérimental international (ITER) à Cadarache (France), il s'agit de faire fusionner les noyaux de deux isotopes lourds de l'hydrogène : le deutérium et le tritium. Cela implique de produire du tritium radioactif et de protéger les parois du réacteur des neutrons issus de la réaction nucléaire, alors que le procédé du LDX pourrait permettre la fusion sans utiliser de tritium. Plus complexe à mettre en oeuvre, il pourrait intervenir dans "une deuxième génération" de réacteurs à fusion, selon M. Kesner.
La fusion présente trois avantages majeurs
D'abord, elle utilise comme combustible le deutérium dont les réserves terrestres sont quasiment inépuisables et le tritium relativement facile à produire ; son exploitation industrielle permettrait donc de résoudre, pour de nombreux millénaires, les problèmes liés à notre approvisionnement énergétique. L'exploitation d'une centrale électrique de 1000 MW basée sur la combustion du charbon nécessite de brûler 3 millions de tonnes de charbon par an mais la même centrale utilisant la fusion nucléaire ne consommerait qu'un quart de tonne d'un mélange basé pour moitié de deutérium et pour moitié de tritium.
Le deuxième avantage majeur de la fusion est la sécurité inhérente à ce phénomène. D'abord, seule la quantité de combustible nécessaire au fonctionnement du réacteur (à peine quelques grammes) est injectée dans l'enceinte du tokamak. Ainsi, si l'état du réacteur déviait trop des conditions normales d'exploitation, il est très simple de le mettre hors service rapidement. En fait, les quantités de plasma qui se trouveront au sein du réacteur seront si faibles qu'un incident, aussi improbable soit-il, ne pourrait jamais entraîner un événement catastrophique du type d'une explosion et limiterait ses effets à la mise hors service du réacteur.
Enfin, le deutérium (isotope naturel de l'hydrogène) peut être produit de manière aisée et non polluante. Le tritium, quant à lui, est un élément radioactif. Cependant, son temps de vie, c'est-à-dire la période pendant laquelle il émet des rayonnements potentiellement dangereux, est très courte (de l'ordre de la dizaine d'années). De plus, la réaction de fusion ne génère pas, directement ou indirectement, de sous-produits radioactifs de longs temps de vie.
On mesure mieux les enjeux énergétiques qui nous attendent quand on sait que, selon le dernier rapport de l'AIE, sorti fin 2009, à l'horizon 2030, les énergies fossiles (pétrole, gaz charbon) représenteront environ 80 % de la consommation mondiale d'énergie, contre 87 % aujourd'hui.
En outre, tirée par la croissance économique indienne et chinoise, la demande mondiale d'énergie devrait progresser de 40 % par rapport à 2007 et atteindre les 14 gigatonnes d'équivalent pétrole en 2030. Le problème est que, dans le même temps, le monde doit absolument réussir à stabiliser puis à diminuer d'au moins 20 % ses émissions de CO2 pour pouvoir limiter les effets du réchauffement climatique.
On voit bien que, ni la montée en puissance des énergies renouvelables « conventionnelles (solaire, éolien, biomasse), ni les progrès de l'efficacité énergétique ne suffiront à résoudre cette équation implacable et que l'Humanité doit parvenir, pour satisfaire sa soif croissante d'énergie, à accomplir des sauts technologique majeurs, qu'il s'agisse du solaire spatiale de la production d'hydrogène à partir de biomasse ou de la fusion contrôlée. Nous devons tout mettre en œuvre pour favoriser ces ruptures technologiques en développant de grands programmes et projets à long terme de recherche fondamentale qui nous permettront de relever les défis gigantesques qui nous attendent d'ici le milieu de ce siècle.
Auteur
René TREGOUËT (www.tregouet.org). Sénateur honoraire, fondateur du Groupe de Prospective du Sénat ; date originale : 05 février 2010, 11 h 20Les opinions exprimées dans cet article n'engagent que leur auteur et ne reflètent pas nécessairement celles de notre-planete.info
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38 commentaires
lavoisier - 05/02/2010, 11:35
reste à contenir 100 milions de degrés celcius dans une enceinte pour fabriquer de la vapeur et faire tourner une turbine 24 heures par jour
pour l'instant les tubes du surchauffeur et resurchauffeur de la centrale au charbon ne supportent pas cette température
Ronan - 05/02/2010, 11:53
Sur les premiers Tokamak, l'énergie utilisée pour arriver à la fusion était supérieure à celle dégagée. Quelle est l'énergie nécessaire pour ce Mj évoqué?
douds - 05/02/2010, 12:26
c'est une belle avancée ! Mais on est encore loin du compte. Bravo aux chercheurs LLL
Louis hervé Nancy - 05/02/2010, 14:34
Voilà une grande nouvelle fondamentale dont tout le monde devrait se réjouir et qui reste un grand espoir pour l'humanité car le jour où l'on aura épuisé toutes les énergies fossiles et l'uranium ceci dans 200 ans environ que restera -il à nous mettre sous la dent si la fusion nucléaire échoue, je ne vois guère que le biocarburant car en admettant que l'on mette le paquet sur les énergies renouvelables il faudra bien toujours un surcroit d'énergie pour les fabriquer ces faibles machines d'énergie renouvelable.
De toute façon si la fusion nucléaire échoue je ne donne pas cher pour l'avenir de l'humanité et on pourra alors sortir les scénarios catastrophes éventualité qui ne concerne pas les vivants actuels!
lavoisier - 05/02/2010, 15:26
ils sont plus rapide que le mégajoule français
Vous êtes surs qu'il n'y a pas un objectif militaire avant tout ?
" L'intérêt militaire de ces projets est clair : compte tenu du traité interdisant les essais nucléaires, il s'agit de procéder à des simulations destinées à entretenir un savoir-faire. La production d'énergie civile, elle, est un objectif à long ou très long terme. Il est encore trop tôt pour en avoir une image précise "
Louis hervé Nancy - 05/02/2010, 16:00
A Lavoisier
La technique de la bombe H est totalement acquise à l'heure actuelle.
Non le grand enjeu actuellement c'est de maitriser cette formidable énergie de fusion nucléaire qui fera sortir l'humanité de l'ornière.
lavoisier - 05/02/2010, 16:19
je n'en doutai pas
mais avec une allumettte en uranium ou plutonium
le problème qui est certainement le moins simple
c'est pas le déclenchement mais le confinement du plasma, et cela n'a plus rien de nucléaire
beta de là-bas - 05/02/2010, 19:10
Ah la technique, quelle merveille !
On a eu la locomotive, la voiture, les gaz asphyxiant et paralysant, l'avion, les bombes atomiques, les fusées, les engrais, les OGM. Et demain, l'énergie à gogo.
On est sauvé du retour à la pierre polie qui, dans les musées nous narguait.
On me l'a déjà dit lorsqu'on a exterminé les baleines pour leur huile, puis pour le charbon, si propre, puis pour le pétrole si pratique qui amène la pais dans le monde, idem pour le gaz, et enfin pour le nucléaire-fission qui procure tant de clame et de joies dans toute la planète,
et enfin avec le nucléaire fusion - c'en est fini des mesquineries des petites économies.
L'humanité est à nouveau sauvée.
Joie joie joie !
Heureusement on a encore des guerres, des massacres de la misère partout et même, si ! vous allez rire ! des crises économiques ! Si. Incroyable, on maitrise l'atome mais pas le billet.
lavoisier - 05/02/2010, 19:53
La température produite pendant quelques milliardièmes de seconde
on ne maitrîse rien du tout sauf à faire de la bombe
on essaye déja de pas mettre de l'uranium dans les réacteurs de fission, ce métal symbole U en fusion à 1135 degrés celcius
sinon cela fait un peu désordre ( TMI et Tchernobyl)
Interet - 06/02/2010, 11:03
ça ferait une super machine à popcorn
Jean-Luc (Bruxelles) - 06/02/2010, 12:13
C'est une grande prouesse techno-scientifique, certes, mais je voudrais voir les choses d'un autre point de vue.
L'usage militaire de cette "infinie et inépuisable" énergie, cela a déjà été mentionné.
La redistribution de la production d'énergie: il y aura de la matière énergétique pour tous, ceux qui la contrôleront seront ceux qui possèdent (ou gardent avec force et jalousie) les moyens de production. Ne va-t-on pas aller vers un système encore plus "ultra" consumiste" et "ultra-conservateur" si l'énergie permettra théoriquement tout: le progrès c'est bien (je suis moi-même spécialiste en génétique humaine, mais j'en suis arrivé à me questionner sérieusement au vu de l'utilisation de ce que l'on découvre ou met au point), mais il y a d'autres priorités et freiner un peu plus l'utilisation de l'eau et de l'énergie fossile permettrait moins de guerres sous-terraines et de politiques inhumaines.
Le problème ne réside pas tant dans la production d'énergie, même si cela est important, mais bien ce que l'on en fera et qui aura l'hégémonie de sa production. Vers quel type de société va-t-on de nouveau?
Cela peut paraître illusoire, mais je crois que chercher des solutions scientifiques à nos irresponsabilités envers la nature est une grosse erreur qui n'apportera jamais le respect et la justice dans ce monde, sans compter les énormes risques que cela comporte... La nature se remettra toujours de ce qu'on lui inflige, elle est "habituée" aux grandes catastrophes, mais elle se récupère lentement, qu'en sera-t-il de nous et des autres êtres vivants?
Louis hervé Nancy - 06/02/2010, 12:45
A Jean-Luc
Même si l'on freine la consommation d'énergie fossile et celle de l'uranium il arrivera inéluctablemenr qu'à un moment donné tout sera épuisé et alors que feront nos successeurs dans quelques générations .Si l'on ne résout pas le problème de la fusion nuclèaire de l'hydrogène je pense que tout sera fichu. Peut être à la rigueur le biocarburant sera un palliatif autrement vous connaissez une autre solution?
Claude (Elancourt 78) - 07/02/2010, 14:49
A quoi sert la recherche scientifique?
A la lecture des commentaires des uns et des autres, la réponse n'apparaît pas clairement. Dans ce cas précis d'énergie nouvelle; cherchent-ils à donner aux générations futures la possibilité de développement durable afin de péréniser la vie sur terre, ou bien à obtenir la puissance et le pouvoir de supprimer tout ou partie de l'humanité au profit, s'il en reste, d'une poignée d'individus?
Vaste sujet, philosophique certe, qui peut interpeler certains lecteurs...
Bruno Herblay - 07/02/2010, 15:28
Cher Hervé il n'y a pas d'autre solution (surement pas les biocarburants vu la consommation de pétrole actuelle). Et le malheur c'est que la fusion si tenté qu'on y arrive un jour de façon rentable ne sera pas là avant des dizaines et des dizaines d'années et entre temps la seule solution c'est d'ECONOMISER (et il y a du travail vu les résultats de Copenhague).
Entre ce que les gars de l'article vienent d'accomplir et la réalisation de centrales à fusion industrielles fiables, efficaces et rentables il y a autant de progrès à faire qu'entre la découverte du feu de bois et les centrales au charbon. Même davantage encore car on en est à l'idée du feu de bois, on a le stock de bois mais on n'a pas encore réussi à l'allumer.
Autant dire que la solution des problèmes energétiques par la fusion ce n'est pas pour demain ni même pour après demain alors que la fin du pétrole c'est pour demain. Il y a un problème de timing !!!
Quant à la fusion pour les bombes H, là on sait déjà faire depuis un bout de temps. Vous savez comment on l'allume? Avec une bombe atomique A classique qui fournit l'énergie de démarrage. Et ensuite on ne contrôle plus rien et ça fait un gros boum.
Skol-az, Lorient - 07/02/2010, 16:07
Encore une ultra-solution !
En, attendant cet hypothétique miracle final, et surtout en attendant d'en connaitre par le menu les inconvénients associés (il y en a toujours, et à ce titre, j'aime bien l'hypothèse de l'assymétrie du contrôle des sources énergétiques évoqué par Jean-Luc)
en attendant, donc .... j'opte pour la décroissance.
lavoisier - 07/02/2010, 17:50
dans l'attente de faire de la vapeur avec le deutérium et le tritium
On en fait autant en engloutissant des sommes pharaoniques
Et on est pas fichu de faire une éolienne industrielle offschore
pas de problème Siemens s'en occupe et idem dans le cycle combiné gaz
finalement on va peut être soldé quelques rafales et quelques chars Leclerc qui en autres ne sont pas tracté avec des moteurs Renault de formule 1
bon , coocorico
François-Dominique, Paris - 07/02/2010, 18:00
Solution "décisive", apparemment pas, puisqu'elle ne semble pas ouvrir la porte à un programme nouveau qu'on n'envisageait pas avant elle : on a fait un pas de plus en direction du but, voilà tout. Tant mieux, mais boudi ! Où sont passes les belles prévisions de 1965 qui nous annonçaient la fusion vers 1985 (mà encore à caujse des "percées décisives" de 1965, je ne sais d'ailleurs plus lesquelles).
Il y a sur la Wikipédia un article intéressant sur la Z-machine, qui intéressera ceux qui ne l'on pas déjà lu. On avance, mais comme on dit au bridge "le contrat n'est pas vraiment fait sur table" :-(
lavoisier - 07/02/2010, 19:33
tout le probléme est de savoir précisément dans quel domaine on avançe
-dans la conception de "mini-nukes"
-ou de l'énergie inépuisable
le soleil en bouteille c'est plutôt la réssistance de la bouteille et c'est plus un plobléme nucléaire
il ya aussi un autre sîte, plus explicatif
http://laser.megajoule.free.fr/
Chems eddine Chitour - 07/02/2010, 21:10
Il y a loin de a coupe aux lèvres !
Tout d'abord bravo pour les physiciens du 3L . Cependant, nous sommes loin du compte . Le problème est d'attiendre le crtère de Lawson d'une façon durable pas pendant un milliardième de seconde. L'inginerie est un véritable défi pour le futur et il est difficiel d'imaginer une enceinte capable de supporter ces températures à moins d'éviter la vapeur et de produire l'électricité autrement. la deuxième voie : celle du Tokamak une enceinte torique pourrait permettre de mantenir le plama sous l'action d'un champ electro-magnétique...
En tout cas ce n'est pas pour demain ! Pour Iter, le scientifiques pensent que le prototpe serait operationnel en 2020 et à partir de 2050, peut être la fusion thermonucléaire pourrait faire partie des bilans énergétques des dix pays qui travaillent sur l'ITER et les autres ??
Comme l'énergie nucléaire interdite d'une façon ou d'une autre aux pays du Sud, la fusion, à coup sûr, ne les concerne pas. A eux de se débrouiller une fois que les énergies fossiles auront été gaspillées frénétiquement.
Prof.C.E. Chitour
lavoisier - 07/02/2010, 21:46
pour les pays du sud
vaut mieux effecttivement leurs vendre des éolinnes Siemens et du cycle combiné gaz que des réacteurs Candu, cela aurait eviter quelques problémes
la première bombe était A
on maitrise parfaitement la réacttivité nucléaire d'un REP
et on fait un receptacle de Corium au cas où
Et on est que dans les 1100 degrés celcius de température