19/08/2022 La fusion nucléaire, une chance pour la France

Aujourd’hui , plutôt que démanteler à grands frais et à grands risque de pollution son parc actuel de centrales atomiques utilisant la fission nucléaire, comme elle a entrepris de le faire à Fessenheim, la France devrait accélérer la mise en place sur son territoire de générateurs électriques reposant sur la fusion nucléaire.

Cette solution lui permettrait de conserver en activité des emplois de haute technicité. De plus et surtout, malgré ses coûts, elle serait plus abordables et moins destructrice pour l’environnement que se couvrir de générateurs éoliens ou comme le Japon, de turbines utilisant les courants marins.

Aux Etats-Unis les pouvoirs publics semblent l’avoir compris. Le récent projet de loi visant à réduire l’inflation et à atténuer le dérèglement climatique promulgué aux Etats-Unis (« Inflation Reduction Act ») accorde ainsi 280 millions de dollars au programme national de développement de la fusion nucléaire.

Rappelons que les premières recherches sur la fusion nucléaire ou fusion par confinement magnétique ont débuté dans les années 1920 en Angleterre. Elles se sont progressivement étendues dans un certain nombre de pays à partir de 1980. Au sommet de Genève de 1985, les Etats-Unis et l’URSS avaient convenu de collaborer à un développement de la fusion nucléaire.

Ce fut la France qui a obtenu compte tenu de son expérience au sein du Commissariat à l’Energie Atomique, d’héberger le projet Iter (voir https://fr.wikipedia.org/wiki/ITER ). Située à Saint-Paul-Lez-Durance, dans les Bouches-du-Rhône, cette initiative internationale d’un coût de 20 milliards d’euros associe 35 pays, parmi lesquels figurent les pays de l’Union européenne le désirant, les Etats-Unis, la Chine et jusqu’ici la Russie.

Iter n’a pas pour objet de mettre en place un réacteur à fusion internationale de grande capacité mais de rassembler les expériences des pays qui développeront leur propres générateurs s’ils persistent dans ce choix. Selon les promoteurs du projet, la démarche à long terme visant à l’industrialisation de la fusion nucléaire nécessitera de construire ensuite un second réacteur de recherche, Demo, plus proche d’un réacteur de production, puis PROTO, un réacteur à valeur de démonstrateur industriel, avant la phase industrielle proprement dite.

En France c’est l’IRFM, Institut de Radioprotection et de Sureté Nucléaire https://www.irsn.fr/FR/Pages/Home.aspx qui étudie principalement cette question. Ses activités regroupent environ 300 chercheurs travaillant sur la fusion par confinement magnétique. Les activités de l’IRFM sont structurées autour de 3 axes de recherche et développement :

– contribuer à la réalisation du projet Iter et ceux de l’Approche Elargie . Rappelons qu’en parallèle à l’Accord ITER, la Communauté européenne de l’énergie atomique (Euratom) et le gouvernement japonais ont signé un accord baptisé «Approche élargie», portant sur un programme de recherche et de développement complémentaire.

– préparer l’opération scientifique d’ITER, à travers des activités d’expérimentation et de contrôle, ainsi que de théorie et de modélisation.

– établir les bases du futur réacteur de fusion

Ces activités sont intimement connectées à un effort tout particulier de formation des générations futures de physiciens et technologues de la fusion. L’IRFM a à sa disposition de nombreuses plateformes de R&D et de tests, dont le tokamak Tore Supra qui se transforme actuellement en banc de test pour ITER. C’est le projet WEST (pour Tungsten (W) Environment Steady-state Tokamak).

Quelles différences entre la fusion nucléaire et la fission nucléaire

La fusion nucléaire est une réaction nucléaire dans laquelle deux noyaux atomiques dits légers fusionnent pour créer un nouveau noyau au poids supérieur. Cette réaction est à l’œuvre dans le soleil et dans la quasi-totalité des étoiles de notre Univers. On qualifie parfois la fusion nucléaire d’« énergie des étoiles ».

Durant cette opération, une très grande quantité d’énergie est créée, ce qui devrait en principe servir à produire de l’électricité dans des centrales nucléaires de nouvelle génération, dites à fusion.

La fusion nucléaire consiste en une fusion de deux atomes légers comme l’hydrogène. Elle s’accompagne aussi d’un grand dégagement d’énergie et en même temps, de la libération d’autres neutrons, lesquels vont à leur tour casser d’autres noyaux, dégager de l’énergie et libérer d’autres neutrons, et ainsi de suite. Il s’agit d’une réaction en chaîne

La fission nucléaire est la réaction inverse : un noyau lourd est scindé en deux sous l’impact d’un neutron, une petite particule présente dans les noyaux de tous les atomes. Dans les centrales nucléaires actuelles, à fission, l’uranium est l’élément constitué de noyaux lourds qui vont être divisés sous l’impulsion d’un neutron. Mais l’uranium est rare et cher. Sa production dépend de pays islamiques peu favorables à l’Occident

Le principal avantage de la fusion nucléaire est qu’elle libère une quantité d’énergie bien plus grande que la fission tout en ne produisant pas de déchets radioactifs pendant des milliers d’années. De plus, en s’appuyant sur des noyaux d’hydrogène – le deutérium et le tritium -, le procédé permettrait d’avoir une énergie propre et quasiment inépuisable. Le deutérium se trouve dans l’eau, et le tritium est facile à produire à partir du lithium, un métal présent en abondance dans la croûte terrestre et océanique.

Les partisans de la fusion nucléaire avancent également un autre avantage, d’ordre sécuritaire, à savoir l’absence de possibilité d’un accident nucléaire. En cas de problème, le plasma contenu dans un réacteur à fusion nucléaire est refroidi en quelques secondes et les réactions sont interrompues. Il n’y aurait donc pas de risque d’emballement qui mettrait en péril la centrale nucléaire.

Toutefois, si les centrales à fusion nucléaire ne produisent aucun déchet radioactif de haute activité à vie longue, elles génèrent tout de même des déchets radioactifs. Mais la radioactivité de ces déchets pourrait être désactivée en une dizaine d’années, un siècle maximum, contre des milliers d’années pour les plus radioactifs dans le cas d’une réaction de fission nucléaire.

La fusion aux Etats-Unis

On notera qu’aux Etats-Unis, jusqu’ici très réticents pour ne pas concurrencer le pétrole et le gaz, plusieurs grands investisseurs s’intéressent à la fusion nucléaire. Jeff Bezos, Bill Gates ou encore George Soros financent tous des start-up dans ce domaine

Ainsi le patron d’Amazon Jeff Bezos accompagne la start-up canadienne General Fusion – qui a aussi bénéficié d’un investissement étatique – dans son projet de centrale nucléaire à 400 millions de dollars, à Culham, en Angleterre. De leur côté, Bill Gates et George Soros ont participé à la levée de fonds de Commonwealth Fusion Systems, qui a permis à l’entreprise américaine de lever 1,8 milliard de dollars. Au total, 25 entreprises privées se sont lancées dans le secteur de la fusion en 2021. Près de 3,5 milliards de dollars ont été levés sur les marchés, selon les données de l’agence PitchBook.

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