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A quel moment la fusion nucléaire pourra-t-elle remplacer la fission?

La fission nucléaire 1) est utilisée dans toutes les centrales atomiques existantes. Elle est considérée, sauf par des défenseurs mal informés des seules énergies vertes, comme une énergie indispensable pour remplacer le charbon et le pétrole.

Mais elle a de nombreux inconvénients, qu'il ne faut pas se cacher. Citons, outre la catastrophe évidente que serait l'explosion accidentelle ou criminelle de l'une de ces centrales, ou des malfaçons toujours possibles , notamment dans des pays sans expérience, la nécessité de se procurer de l'uranium, de plus en plus difficile à obtenir, et la nécessiter de stocker dans des enceintes étanches les déchets de fission qui mettront sans doute des millénaires pour se désintégrer et devenir inoffensifs.

Depuis longtemps les atomistes ont fait valoir que la fusion nucléaire 2) était la seule méthode d'avenir pour se procurer de l'énergie propre. Mais cette fusion, seulement réalisée jusqu'à présent en laboratoire, nécessite aujourd'hui des investissements lourds afin d'obtenir les tokamaks 3) indispensables. Les tokamaks, inventés en Russie soviétique, sont des cylindres circulaires protégées par des courants magnétiques afin d'éviter les rejets de radiations, dans lesquels est réalisée la fusion des noyaux atomiques Celle-ci dégage une forte chaleur qui est réutilisable pour produire de l'énergie à usage commercial.

De nombreux tokamaks ont été mis en place dans le monde. Mais ils sont destinés à étudier le concept et n'ont pas des tailles suffisantes pour juger de sa pertinence économique. Le seul existant en cours de réalisation est ITER, situé en France et résultant d'une coopération internationale. Mais ITER lui-même sera expérimental. Il n'est pas conçu pour produire du courant à titre commercial. Un tokamak dit DEMO sera un prototype de réacteur industriel destiné à succéder à ITER vers 2040. DEMO sera encore plus volumineux et couplé à une centrale vapeur pour produire de l'électricité à usage industriel.

Autrement dit, aucune source d'énergie de fusion ne devrait être disponible en quantité suffisante pour se substituer tant à la fission qu'aux autres sources d'énergies actuelles avant selon les estimations optimistes 2060.

Le point de vue de Melanie Windridge

Un article intéressant du NewScientist daté du 15 septembre 2018 (voir ci-dessous Source) présente un entretien avec la physicienne britannique Melanie Windridge, http://melaniewindridge.co.uk/. Celle-ci travaille dans une start-up également britannique nommée Tokamak Energy. Le nom de cette entreprise résume son programme, : réaliser dans des délais raisonnables de petits tokamaks susceptibles d'être produits en quantité suffisante pour offrir de l'énergie sans risques à des sites industriels ou urbains.

Inutile de souligner ici le caractère apparemment irréaliste de cet objectif, au regard des critères actuels. Cependant Melanie Windrige est convaincue du contraire. Elle propose dans cet entretien un certain nombre d'arguments justifiant sa position. Même les sceptiques auront intérêt à le lire.

Selon elle, Tokamak Energy vise à démonter la faisabilité de la fusion vers 2030. L'entreprise dispose d'un tokamak expérimental nommé ST40, qui est un tokamak sphérique. L'objectif est d'obtenir 100 à 150 millions de degrés, nécessaires pour déclencher la fusion. Le plasma, c'est-à-dire le produit de la fusion, est enfermé dans des champs magnétiques. Cette année, la température obtenue a été de 15 millions de degrés, ce qui est plus chaud que le soleil.

Pour chauffer le plasma, l'entreprise utilise une technique expérimentale dite « merging compression » Deux anneaux de plasma sont réunis et comprimés par un champ magnétique intense. Ceci a été obtenu sans faire appel à des injections de rayons neutres.https://en.wikipedia.org/wiki/Neutral_beam_injection. Les rayons neutres sont des rayons de particules sans charge électrique qui peuvent pénétrer dans le confinement magnétique.

Ceux-ci seront dorénavant utilisés pour obtenir les 100 millions de degrés nécessaires à la fusion dans un délai d'approximativement 1 an. L'opération serait sans risques car si le confinement laissait échapper du plasma à l'extérieur sa quantitéserait si faible qu'il se refroidira très vite sans déclencher de réactions.

Tokamak Energy, comme ce que Melanie Windridge appelle la communauté de la fusion,  espère obtenir de l'énergie réutilisable vers 2030. En cas de succès, cela bien avant que ITER ait fait ses preuves. Elle estime que ITER aurait pu faire beaucoup plus vite si la décision de le réaliser n'avait pas suscité d'innombrables conflits entre intérêts nationaux et internationaux, qu'aucune autorité elle-même internationale n'était là pour abriter.

Indiquons que les nombreux physiciens atomistes travaillant pour ITER estiment que des machines de cette taille seront indispensables pour produire au moindre risque et au moindre coût les quantités électriques susceptibles de remplacer tant la fusion que plus tard les autres sources d'énergie. De plus, multiplier les petits générateurs ne fera qu'accroître les risques de catastrophes. Si Tokamak Energy par exemple, ou d'autres analogues, réussissaient à produire de l'électricité commercialement utilisable, elles devront produire et confiner des quantités de plasma bien supérieures à ce qu'elles envisagent actuellement de faire à titre expérimental.

Pour en savoir plus

1) Fission nucléaire
https://fr.wikipedia.org/wiki/Fission_nucl%C3%A9aire

2) Fusion nucléaire
https://fr.wikipedia.org/wiki/Fusion_nucl%C3%A9aire

Voir aussi
http://www.cea.fr/comprendre/Pages/energies/nucleaire/essentiel-sur-la-fusion-nucleaire.aspx

3)Tokamak
https://fr.wikipedia.org/wiki/Tokamak

4) ITER
https://fr.wikipedia.org/wiki/ITER

5) Tokamak Energy
https://www.tokamakenergy.co.uk/
https://www.tokamakenergy.co.uk/company/our-approach/

Source

NewScientist

https://www.newscientist.com/article/2179541-recreating-star-fusion-on-earth-could-solve-our-energy-crisis/

Note au 21/09

On lira en illustration de notre article un excellent article de René Trégouët

https://www.rtflash.fr/l-energie-nucleaire-t-elle-encore-avenir/article

16/09/2018
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