Les scientifiques de la National Ignition Facility aux Etats-Unis viennent d’annoncer que le laboratoire sous tutelle du gouvernement fédéral aurait le 30 juillet 2023 réussi pour la première fois au monde une expérience où l’énergie produite par une opération de fusion nucléaire serait supérieure à celle utilisée par les lasers pour produire la réaction.
Faut-il souligner l’importance de cette démonstration ? La fusion nucléaire, une fois produite à l’échelle industrielle, devrait être capable de fournir, conjointement avec les énergies naturelles, une grande part de l’énergie dont l’humanité aura besoin dans les prochaines années sans contribuer au réchauffement climatique.
La fusion est obtenue en chauffant deux isotopes de l’hydrogène, généralement du deutérium et du tritium, obtenus à partir de lithium, à une température suffisamment élevée pour que leurs noyaux atomiques fusionnent. Ils fournissent ainsi de l’hélium et d’importantes quantités d’énergie sous forme de neutrons. L’opération ne produit pas de CO2 ni de déchets radioactifs.
Le deutérium existe en quantité suffisante dans la nature. Ce n’est pas le cas du tritium. Il n’existe actuellement qu’un stock de tritium d’une vingtaine de kilos, issu du fonctionnement d’un certain type de réacteur de fission (CANDU) et réparti entre différentes installations nucléaires. C’est dans ce stock qu’ITER en France puisera lors de sa phase de lancement. Pour répondre aux besoins des futures centrales de fusion industrielles, il sera essentiel en effet de pouvoir produire du tritium à partir de la réaction de fusion.
La réaction de fusion deutérium-tritium (D-T) libèrera des neutrons à haute énergie ainsi que des atomes d’hélium. Tandis que le plasma demeurera confiné par les champs magnétiques du tokamak, les neutrons, qui sont électriquement neutres, s’échapperont et seront absorbées par les « modules de couverture » qui tapissent la paroi.
La présence de lithium dans ces modules de couverture déclenchera la réaction suivante: le neutron incident sera absorbé par l’atome de lithium, lequel se recombine alors en un atome de tritium et un atome d’hélium. On peut ensuite extraire le tritium de la couverture, le recycler dans le plasma et le rendre à sa fonction de combustible.
On appelle « couvertures tritigènes » les couvertures qui contiennent du lithium. La réaction de fusion permet ainsi de produire du tritium de manière continue. Une fois la réaction de fusion amorcée dans un tokamak, il suffira pour l’entretenir de l’alimenter en deutérium et en lithium, deux éléments disponibles en abondance.
Pour la suite, la procédure actuellement utilisée, dite du confinement magnétique, utilise de puissants aimants pour maintenir en place sous une coupole de protection une capsule contenant une petite quantité d’hydrogène, ceci jusqu’à ce que la réaction se déclenche. Les lasers doivent produire à cette fin des températures supérieures à celles du soleil. On estime que la fusion ne sera rentable que si elle fournit au moins cent fois plus d’énergie que n’en consommeront les lasers et l’hydrolyse de l’eau nécessaire à l’obtention de l’hydrogène.
Cependant, il ne faut pas s’illusionner. Le type de fusion nucléaire envisagé nécessitera des hectares d’installations industrielles, l’extraction, le raffinage et le transport du lithium n’auront rien de facile. Obtenir de l’hydrogène par électrolyse de l’eau sera très consommateur d’électricité et parfois risqué compte tenu des possibilités d’explosion. Enfin les neutrons émis dégraderont rapidement les réacteurs, nécessitant leur remplacement régulier et le stockage sécurisé des rebuts. (merci à Sam Edge, de Ringwood, Hampshire, UK, pour ces remarques)
Pour en savoir plus
Voir Financial Times
https://www.ft.com/content/a9815bca-1b9d-4ba0-8d01-96ede77ba06a
Europe Solidaire 
Une réflexion sur « 23/08/2023 La National Ignition Facility (USA) maitrisera-t-elle la fusion nucléaire avant la France ? »