La Fusion
Définition
Tout d'abord, il ne faut pas confondre la fusion nucléaire et la fusion de coeur qui est un accident nucléaire particulièrement redoutable.
La fusion est un processus où 2 noyaux atomiques s'assemblent pour former un noyau plus lourd.
Cette réaction a lieu dans le soleil et dans toutes les étoiles de notre univers où des millions de tonnes d’hydrogène sont transformés en des millions de tonnes d’hélium et la différence de masse
est convertie en énergie qui est à l’origine de la chaleur et de la lumière que nous recevons.
Plus les noyaux employés dans la réaction sont légers et plus le dégagement d'énergie est important.
Mais il y a tout de même un problème : l'éjection d'un neutron qui abîme les parois et qu'on ne peut pas dévier en raison de sa neutralité électromagnétique.
Historique
1946 : -Un brevet est déposé par les Anglais Blackman et Thompson pour un réacteur à fusion composé d'une chambre à vide.
1952 : -Première réaction de fusion réalisée grâce à l'explosion d'une bombe H américaine. Elle a en effet dégagé assez de chaleur pour une réaction thermonucléaire.
1958 : -La conférence "Atomes pour la paix" est organisée à Genève, chaque pays y dévoile ses travaux sur la fusion. Il y a encore de longues années à attendre avant la maitrise de la fusion.
Apres la conférence de Genève, des collaborations scientifiques sont organisées entre les pays pour faciliter le travail.
1959 : -Création de l'association Euratom-Cea, premiere association scientifique d'etude de la fusion en Europe.
1968 : -Des scientifiques russes mettent au point une configuration magnétique avec laquelle ils obtiennent des résultats nettement supérieurs : les Tokamaks.
1970 : -Après la découverte des Russes, tous les autres pays se mettent a utiliser cette méthode et les constructions de la plupart des plus grands Tokamaks sont lancées : Jet (Euratom), TFTR (USA), T20 (Russie), TJ 2 (Japon).
1988 : -Le réacteur français Tore Supra, un des plus grands Tokamaks, est lancé.
Principe de fonctionnement
La fusion contrôlée étudiée et reproduite sur terre repose sur la fusion de 2 isotopes de l'hydrogène qui sont :
-le deutérium (constitué d'un proton et d'un neutron)
-le tritium (constitué d'un neutron et de 2 protons)
Cette réaction entraine la formation d'un atome plus lourd d'hélium et d'un neutron. Il faut savoir qu'il existe 3 formes de
fusion:
Toutefois, c'est la première réaction qui est actuellement étudiée, car c'est la plus simple à réaliser
car elle présente la section efficace la plus élevée, c'est à dire que la probabilité
d'interaction entre le deutérium et le tritium est la plus forte.
Voici une image qui illustre la réaction entre le deutérium et le tritium :
Pour réaliser cette réaction, il y a 2 solutions possibles :
-la méthode à faible concentration (ou à confinement magnétique):
Le mélange deutérium/tritium est confiné par un champ magnétique et est chauffé a plusieurs centaines de millions de degrés C°.
Les 2 éléments se rapprochent ensuite (car les lois de Coulomb repoussant les éléments de même signe ne sont
plus vraies a des telles températures), et fusionnent.
Un neutron est ensuite éjecté a tres grande vitesse et l'énergie produite est recupéré puis transformé en éléctricité.
Cette methode est réalisée dans un réacteur Tokamak (en forme de tore), du type d'ITER.
-la méthode à forte concentration (ou à confinement inertiel) :
Le mélange deutérium/tritium est contenu dans une microbille que l'on irradie grâce à de puissants Laser.
Le Laser Mégajoule fonctionnera sur ce principe une fois qu'il sera achevé en 2009. Il sera capable de délivrer une puissance de
18Mjoules, ce qui est énorme.