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Dans les années précédentes, il était courant d’affirmer que celui qui gagnera la course à la fusion nucléaire dominera le monde. En attendant, il faut bien maitriser la fission. Il convient de se demander comment se place la Chine dans ces deux domaines

La fission nucléaire

Dans l’immédiat, trois pays dominent la fission nucléaire. En 2022,  les Etats‑Unis  ont produit le plus d’électricité nucléaire grâce à leurs 92 installations (deux sont en construction), devant la Chine (avec 55 réacteurs), la France (56 réacteurs), et la Russie (37 réacteurs).

Fin mars 2024, le réacteur à haute température chinois HTR-PM a été connecté au réseau de chaleur urbain. En plus de produire de l’électricité, il va fournir l’équivalent des besoins en chaleur de 1 850 foyers.

Rappelons que la Chine s’intéresse à toutes les technologies de réacteurs et à tous les usages du nucléaire. Le pays vise, entre autres, l’alimentation des réseaux de chaleur urbains grâce à des réacteurs haute température (HTR). Ainsi, fin mars 2024, le HTR de la centrale nucléaire de la baie de Shidao, dans la province du Shandong, a été connecté au réseau de chaleur.

Les réacteurs à haute température font partie des technologies de réacteurs avancés (AMR), dits de quatrième génération. Leurs caractéristiques offrent d’importantes marges de sûreté et les HTR peuvent ainsi atteindre des températures bien plus élevées que les réacteurs actuels de fission.

En l’occurrence, selon sa description technique [1], le HTR-PM atteint 750°C en sortie de cœur, contre environ 300°C dans un réacteur à eau pressurisée. De nombreux pays envisagent cette technologie comme une solution de décarbonation pour le chauffage urbain et industriel, ainsi que pour la production d’hydrogène.

Dès le début des années 2000, la Chine avait lancé la construction d’un prototype de réacteur à haute température de 10 MWth, le HTR-10 de l’Université de Tsinghua. C’est dans la continuité de ce dernier qu’en 2012 commence la construction du HTR-PM, concrétisant une importante montée en puissance. Le HTR-PM est répertorié comme un réacteur unique, mais il est en réalité composé de deux unités regroupées dans un même bâtiment. Elles partagent également une turbine pour une puissance totale de 250 MWth et 210 MWe. Connecté au réseau électrique en décembre 2021, c’est en mars 2024 que le HTR-PM a été, cette fois-ci, connecté au réseau de chaleur, permettant de répondre aux besoins de chaleur de 1 850 foyers, et permettant d’éviter l’émission de 3 700 tonnes de CO2 [2].

Sur la base du HTR-PM, la Chine travaille également à la réalisation d’une version de 600 MWth, rassemblant six modules dans un même bâtiment et actionnant une unique turbine de 650 MWe.

[1] https://nucleus.iaea.org/sites/htgr-kb/HTR2014/Paper%20list/Track1/HTR2014-11125.pdf

[2] https://www.world-nuclear-news.org/Articles/HTR-PM-heating-project-commissioned

La fusion nucléaire

Ceci étant il est urgent de trouver une nouvelle source d’énergie nucléaire à grande échelle, non émettrice de CO2, pérenne et disponible. La fusion offre les avantages suivants :

Une énergie abondante : A masse égale, la fusion d’atomes légers libère une énergie près de quatre millions de fois supérieure à celle d’une réaction chimique telle que la combustion du charbon, du pétrole ou du gaz, et quatre fois supérieure à celle des réactions de fission nucléaire. La fusion peut fournir l’énergie de base nécessaire pour satisfaire les besoins en électricité de nos villes et de nos industries.

Des millions d’années : Les éléments deutérium et tritium sont les combustibles de fusion. Le deutérium peut être obtenu à partir de l’eau ; le tritium sera produit pendant la réaction de fusion lorsque les neutrons issus de la fusion des noyaux interagiront avec le lithium des modules placés dans la chambre à vide. (Les réserves de lithium dans la croûte terrestre permettraient l’exploitation de centrales de fusion pendant plus de 1 000 ans ; celles des océans pourraient répondre aux besoins pendant des millions d’années.) La capacité de générer du tritium par le biais de la réaction de fusion, et le récupérer, est essentielle pour les futures centrales de fusion industrielles.

Aucune émission de CO₂ : La fusion ne génère pas de dioxyde de carbone ou d’autres gaz à effet de serre. Le sous-produit principal est l’hélium, un gaz inerte non toxique.

Aucun déchet radioactif de haute activité à vie longue : Les réacteurs de fusion nucléaire ne produisent pas de déchets radioactifs de haute activité à vie longue. L’activation des composants d’un réacteur de fusion devrait être suffisamment faible pour que les matériaux puissent être recyclés ou réutilisés dans les 100 ans (selon les matériaux choisis pour la première paroi) qui suivent la mise à l’arrêt de l’installation.

Aucune prolifération : La fusion n’utilise pas de matières fissiles comme l’uranium et le plutonium (le tritium radioactif n’est pas un matériau fissile ni fissionnable). Un réacteur de fusion ne contient pas d’éléments susceptibles d’être utilisés pour fabriquer des armes nucléaires.

Aucun risque de fusion du cœur : Un accident nucléaire de type Fukushima ne peut pas se produire dans un réacteur de fusion. Les conditions propices aux réactions de fusion sont difficiles à atteindre ; en cas de perturbation, le plasma se refroidit en l’espace de quelques secondes et les réactions cessent. En outre, la quantité de combustible présente dans l’enceinte est insuffisante pour alimenter les réactions au-delà de quelques secondes et une « réaction en chaîne » est inconcevable du point de vue de la physique.

Un coût équivalent : La quantité d’énergie produite par un réacteur de fusion industriel, tels qu’ils pourront voir le jour dans la seconde moitié de ce siècle, sera équivalente à celle produite par un réacteur de fission — entre 1 et 1.7 gigawatts. Le coût moyen par kilowatt d’électricité ne peut pas encore être extrapolé ; pour cela, il faudrait plusieurs années d’opération du tokamak ITER. Comme de nombreuses nouvelles technologies, les coûts seront plus élevés au début, la technologie étant nouvelle, puis décroissants par la suite dans la mesure où les économies d’échelle feront baisser les prix.

La Chine dans la fusion

La Chine dispose de six réacteurs à fusion nucléaire expérimentaux en état de fonctionnement.

Fin mai 2021, le tokamak supraconducteur expérimental avancé chinois connu sous le nom d’East – pour Experimental Advanced Superconducting Tokamak – avait pu maintenir une température de quelque 120 millions de degrés Celsius pendant 100 secondes, et même 160 millions de degrés pendant 20 secondes. Et l’Académie des sciences chinoise lui avait fixé l’objectif de dépasser les 1.000 secondes avant la fin de l’année.

Pour permettre des réactions de fusion nucléaire, un tokamak doit assurer une densité de particules suffisante pour produire le plus grand nombre de collisions possible et un temps de confinement de l’énergie assez long pour assurer des collisions à grande vitesse.

https://www.futura-sciences.com/sciences/actualites/fusion-fusion-nucleaire-nouveau-record-tokamak-chinois-64846/

Iter

Le « soleil artificiel » chinois devrait apporter des données utiles aux équipes qui développent le projet Iter de réacteur à fusion nucléaire international basé en France. Lancé en 2006, Iter rassemble 35 pays et devrait être achevé fin 2025 — avec plus de cinq ans de retard. Pour un coût total estimé à près de 20 milliards d’euros – soit plus de trois fois le budget initial. L’assemblage du million de pièces constituant ce soleil artificiel — qui vise les 150 millions de degrés Celsius — a commencé en juillet dernier, à Saint-Paul-lès-Durance (Bouches-du-Rhône).

Mais c’est l’une des conditions établies par les physiciens pour parvenir à leur but. Pour permettre des réactions de fusion nucléaire, un tokamak doit aussi assurer une densité de particules suffisante pour produire le plus grand nombre de collisions possible et un temps de confinement de l’énergie assez long pour assurer des collisions à grande vitesse.

Le Triceratops était jusqu’ici l’emblème de cette classe de dinosaures. Mais sa corne nasale était de relativement petite taille. Ce n’est pas le cas du Lokiceratops, récemment découvert dans le Montana, à la frontière américano-canadienne. Sa troisième corne était de plus de 2 m et s’enracinait sur le crane, entre les yeux. Elle pointait vers l’avant . Les deux cornes arrière étaient en forme d’éventails aux bords coupants. Elles devaient éventrer ou démembrer les adversaires si elles étaient utilisées à partir de coups de tête latéraux sur le mode fauchant.

Les restes fossiles du Lokiceratops longiformis ont été achetés par le Musée d’histoire naturelle du Danemark, où ils sont exposés. L’animal vivait il y a environ 70 millions d’années. Sa taille était de 7m de long et il devait peser quelques 5 tonnes 

Pour en savoir plus

voir https://peerj.com/articles/17224/

En mécanique quantique, il ne faut pas craindre les paradoxes. Ainsi une nouvelle recherche montre qu’un tout peut être plus grand que la somme de ses parties . Plus précisément plusieurs états quantiques de basse énergie peuvent être conjugués afin de former un état dont les régions sont plusieurs fois plus énergétiques que chacune des composantes

L’une des révélations de la mécanique quantique est que chaque objet peut y être vu comme une onde. Andrew Jordan de l’université Chapman, Californie, a découvert une méthode permettant d’obtenir des états quantiques qui devraient n’avoir que peu d’énergie mais qui en fait en ont beaucoup.

Jordan et un de ses collègues de  la même université Chapman, Yakir Aharonov, avaient découvert dans les années 1990 un phénomène qu’ils nommèrent « superoscillation » . Toutes les ondes peuvent être décomposées en plusieures ondes sinusoidales dotées de leurs propres fréquences . Si l’on zoome sur une petite région de l’onde principale, il apparaît éventuellement que la somme des ondes peut onduler plus vite que la plus rapide d’entre elle, formant une superoscillation.

En généralisant, ils montrèrent mathématiquement que plusieurs états quantique d’énergie quasi nulle peuvent à l’occasion fusionner en un état de grande énergie. Malheureusement, compte tenu de l’imprévisibilité propre au monde quantique il ne leur pas encore apparu comment donner à ce phénomène des applications utilisables dans le monde quotidien. Mais il s’agira d’une affaires à suivre.

Référence

Superphenomena for arbitrary quantum observables

Phys. Rev. A 110, 012206 – Published 8 July 2024

Andrew N. Jordan, Yakir Aharonov, Daniele C. Struppa, Fabrizio Colombo, Irene Sabadini, Tomer Shushi, Jeff Tollaksen, John C. Howell, and A. Nick Vamivakas

Superoscillations occur when a globally band-limited function locally oscillates faster than its highest Fourier component. We generalize this effect to arbitrary quantum-mechanical operators as a weak value, where the preselected state is a superposition of eigenstates of the operator with eigenvalues bounded to a range, and the postselection state is a local position. Superbehavior of this operator occurs whenever the operator’s weak value exceeds its eigenvalue bound. We give illustrative examples of this effect for total angular momentum and energy. In the latter case, we demonstrate a sequence of harmonic oscillator potentials where a finite-energy state converges everywhere on the real line, using only bounded superpositions of states whose asymptotic energy vanishes—“energy out of nothing.” This limit requires postselecting the particle in a region whose size diverges in the considered limit. We further show in this example that the superenergy is associated with superoscillations in time with a rate given by the local superenergy divided by the reduced Planck’s constant. This example demonstrates the possibility of mimicking a high-energy state with coherent superpositions of nearly zero-energy states for as wide a spatial region as desired. We provide numerical evidence of these features to further bolster and elucidate our claims.

Les arbres ont toujours été considérés comme améliorant la respirabilité de l’air en milieu urbain. La fonction chlorophyllienne leur permet de décomposer les molécules de gaz carbonique en charbon dont ils se nourrissent et en oxygène qu’ils rejettent dans l’air. D’où le conseil des urbanistes aux édiles : multipliez les espaces verts et plantez, méme en pleine ville, le maximum d’arbres.

Selon une communication d’un institut de recherche allemand, référencée ci dessous, la plupart des plantes émettent une classe de composants dits terpenoïdes qui leur servent d’anti-oxydants mais qui dans l’atmosphère réagissent avec d’autres polluants pour produire de l’ozone et des particules fines PM2.5.

A la suite d’études de terrain menées dans divers quartiers de Los Angeles USA, les chercheurs ont constaté que les émissions de terpénoides étaient à leur plus haut niveau au delà de la température de 30° et dans les quartiers les plus riches en espaces arborés.

Il se peut que ces émissions soient dues au stress ressenti par les arbres du fait de la chaleur et de la sécheresse. Pour Matthew Cogon, de la US National Oceanic and Atmosphérique Administration, ces pollutions devraient se généraliser avec le réchauffement climatique

Référence

Temperature-dependent emissions dominate aerosol and ozone formation in Los Angeles

Eva Y. Pfannerstill and others

Science
20 Jun 2024
Vol 384, Issue 6702 pp. 1324-1329

DOI: 10.1126/science.adg82043 524

• Editor’s summary

Despite the great strides that have been made in reducing urban pollution in major North America and European cities, there is much that remains unclear about the causes of such pollution. Pfannerstill et al. report that about 60% of ozone and secondary organic aerosol formation potential in summertime Los Angeles is caused by biogenic terpenoid emissions, and this contribution strongly increases with temperature (see the Perspective by Karl). Successful mitigation of urban air pollution needs to take into account that climate warming will strongly change emission amounts and composition. —Jesse Smith

Abstract

Despite declines in transportation emissions, urban North America and Europe still face unhealthy air pollution levels. This has challenged conventional understanding of the sources of their volatile organic compound (VOC) precursors. Using airborne flux measurements to map emissions of a wide range of VOCs, we demonstrate that biogenic terpenoid emissions contribute ~60% of emitted VOC OH reactivity, ozone, and secondary organic aerosol formation potential in summertime Los Angeles and that this contribution strongly increases with temperature. This implies that control of nitrogen oxides is key to reducing ozone formation in Los Angeles. We also show some anthropogenic VOC emissions increase with temperature, which is an effect not represented in current inventories. Air pollution mitigation efforts must consider that climate warming will strongly change emission amounts and composition.

La Chine a récemment annoncé une avancée majeure dans le domaine de l’énergie nucléaire classique (fission) en développant un premier réacteur de grande taille apparemment résistant à la chaleur. Cette nouvelle technologie représente une solution prometteuse aux défis posés par les réacteurs nucléaires traditionnels et pourrait jouer un rôle crucial dans l’atténuation du changement climatique.

Les atouts de la Chine dans le domaine de l’exportation de ces réacteurs, dont le marché ne cesse de s’étendre, devraient en être augmentés.

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Les réacteurs nucléaires traditionnels nécessitent des systèmes de refroidissement motorisés pour évacuer l’excès de chaleur du cœur du réacteur. La plupart d’entre eux utilisent de l’eau comme réfrigérant, tandis que d’autres utilisent des substances telles que le CO2, l’hélium, les métaux fondus ou les sels fondus.

Les systèmes de refroidissement par eau offrent une densité de puissance élevée et une meilleure efficacité thermique, mais ils présentent également des risques significatifs. En cas de perte de puissance des pompes à eau, la chaleur des barres de combustible peut en effet provoquer la dissociation de l’eau en hydrogène et en oxygène, ce qui entraîne un risque d’explosion. Ce problème a contribué à l’accident nucléaire de Fukushima en 2011. De leur côté, les réacteurs refroidis au gaz, bien que moins susceptibles d’exploser, tendent à avoir une efficacité thermique inférieure.

Indépendamment du type de système de refroidissement, une intervention humaine est souvent nécessaire en cas d’urgence pour arrêter le réacteur, car ces installations dépendent de sources d’énergie externes. Cette dépendance constitue un risque majeur. En effet, une défaillance du système de refroidissement peut conduire à des catastrophes nucléaires.

Face à ces défis, la Chine a développé un nouveau type de réacteur appelé réacteur à lit de boulets (PBR). Ce réacteur se distingue par sa sécurité passive, c’est-à-dire qu’il peut s’arrêter de lui-même en cas de problème avec le système de refroidissement.

Dans le détail, contrairement aux réacteurs traditionnels utilisant des barres de combustible à haute densité énergétique, les PBR utilisent de petits galets de combustible à faible densité énergétique entourés de graphite. Ils présentent plusieurs avantages significatifs. En effet, outre le fait d’offrir une sécurité passive, ils sont plus petits et plus nombreux que les barres de combustible. Ils permettent également une distribution plus uniforme de la chaleur à l’intérieur du réacteur, ce qui réduit les points chauds locaux et diminue le risque de fusion du combustible.

Enfin, le graphite (qui entoure les galets) agit comme un modérateur neutronique. Autrement dit, il ralentit les neutrons, ce qui stabilise et contrôle les réactions nucléaires dans le cœur du réacteur. Cette modération permet de maintenir les réactions nucléaires à un rythme plus gérable et génère moins de chaleur excessive.

Les ingénieurs chinois ont réussi des tests cruciaux pour vérifier la sécurité de cette nouvelle technologie. En éteignant leurs deux modules à pleine puissance, ils ont observé que les réacteurs pouvaient se refroidir naturellement sans nécessiter de systèmes de refroidissement d’urgence alimentés par l’énergie. Les tests ont montré que le réacteur atteignait une température stable en 35 heures après la coupure de courant.

Jusqu’à récemment, les réacteurs à lit de boulets (PBR) n’étaient que des prototypes expérimentaux qui n’étaient pas encore utilisés à grande échelle pour la production commerciale d’énergie. Désormais, la Chine dispose d’un premier réacteur en service capable de produire de l’énergie pour la consommation publique. Situé dans la province du Shandong, il est opérationnel depuis décembre 2023.

L’étude est publiée dans la revue Joule. Nous en republions ici les références et le sommaire

Loss-of-cooling tests to verify inherent safety feature in the world’s first HTR-PM nuclear power plant

https://www.cell.com/joule/abstract/S2542-4351(24)00290-3?

• The loss-of-cooling tests were performed on HTR-PM reactors at 200-MWt power level
• The test results show that the reactors can be naturally cooled down
• The existence of commercial-scale inherent safety is manifested for the first time

Summary

Nuclear fission energy is the low-carbon resource that helps manage the cost of deep decarbonization. Safety is the basis of deploying nuclear power plants near load centers on a large scale. The inherent safety of nuclear reactors depends solely on the laws of nature. The world’s first demonstration plant of a high-temperature reactor with a pebble-bed module (HTR-PM) entered its commercial operation on December 6, 2023. Two safety tests were conducted on the two reactor modules of the HTR-PM plant, each at a power of 200 MWt. During the tests, the active power supply was totally switched off to see if the decay heat can be removed passively. The responses of nuclear power and temperatures within different reactor structures show that the reactors can be cooled down naturally without active intervention. The results of the tests manifest the existence of commercial-scale inherent safety for the first time.

C’est le télécopie spatial James Webb qui a réussi à réaliser cette image. Il vient de la renvoyer sur la Terre pour analyse. Il faut bien préciser l’enjeu. James Webb dont la mission principale est de rechercher des traces de vie dans l univers, a déjà identifié plus de 3.000 exoplanètes, c’est à dire de planètes appartenant à d’autres systèmes que le notre

Mais il n’avait pu en obtenir autre chose que des points lumineux analogues aux étoiles que l’on voit de la Terre. Il était évidemment impossible d’en observer les détails, et notamment de savoir s’il s’agissait de planètes rocheuses analogues à la Terre, ou de géantes gazeuses telles que Jupiter. Or la vie telle que nous la connaissons ne pourrait apparaitre que sur des planères rocheuses à des tempéturs de surface inférieures à 100 degrés

L’exoplanète Eps Ind Ab

Autour de l’étoile Eps Ind A, à 12  annnés lumière de nous, James-Webb a réussi à imager une exoplanète gazeuse, baptisée Epsilon Indi Ab. C’est la première fois qu’une exoplanète est visible sur l’une des images prises par le Jwst. Il ne s’agit pas d’une image détaillée,mais c’est mieux qu’un point lumineux. Autre nouveauté, elle est plus froide qu’attendue.

Si l’étoile Eps Ind A est un peu plus petite et froide que notre Soleil, elle a environ le même âge. À ce jour, seules quelques planètes gazeuses ont été observées autour d’astres aussi vieux que notre étoile. Toutes l’ont été par des méthodes indirectes. En effet, en prenant de l’âge, les planètes se refroidissent, se contractent et deviennent plus difficiles à détecter.

La méthode indirecte utilisée pour détecter ces exoplanètes est celle dite des vitesses radiales, qui permet de mesurer la vitesse relative d’objets le long de l’axe de visée. C’est ainsi qu’avait initialement été observée Epsilon Indi Ab, une géante gazeuse semblable à Jupiter. Mais à cause d’un temps d’observation insuffisant, la masse de l’exoplanète et sa distance à Eps Ind A avaient été sous-estimées. En effet, puisqu’Epsilon Indi Ab met 200 ans à tourner autour d’Eps Ind A, il est difficile de définir précisément son orbite en seulement quelques années d’observation.

Les méthodes indirectes n’étant pas assez précises et les astronomes ne pouvant attendra 200 ans pour déchiffrer le comportement d’Epsilon Indi Ab, ils ont opté pour une observation directe de la planète grâce au puissant James-Webb Spatial Telescope, qui scrute le cosmos dans l’infrarouge proche et moyen. Ce faisant, ils ont découvert que cette exoplanète est l’une des plus froides observées à ce jour, puisque sa température avoisine 0 °C. De plus, ils ont enfin pu déterminer l’orbite d’Epsilon Indi Ab : son aphélie (point le plus éloigné du centre d’une orbite héliocentrique) se trouve entre 20 et 40 unités astronomiques, comme pour Neptune avec le Soleil.

L’exoplanète apparaît également moins lumineuse qu’attendu dans certaines longueurs d’onde. C’est sans doute le signe de la présence de quantités importantes d’éléments lourds, en particulier de carbone, un précurseur de molécules telles que le méthane, le dioxyde ou le monoxyde de carbone, courantes sur les planètes géantes gazeuses.

https://www.futura-sciences.com/sciences/actualites/james-webb-space-telescope-ce-telescope-james-webb-nous-apprend-cette-exoplanete-potentiellement-habitable-104346/

Source

nature  Article
Published: 24 July 2024

A temperate super-Jupiter imaged with JWST in the mid-infrared

• E. C. Matthew and others, 
• Abstract
• Of the ~25 directly imaged planets to date, all are younger than 500Myr and all but 6 are younger than 100Myr1. Eps Ind A (HD209100, HIP108870) is a K5V star of roughly solar age (recently derived as 3.7-5.7Gyr2 and Gyr3). A long-term radial velocity trend 4,5 as well as an astrometric acceleration6,7 led to claims of a giant planet2,8,9 orbiting the nearby star (3.6384±0.0013pc10). Here we report JWST coronagraphic images that reveal a giant exoplanet which is consistent with these radial and astrometric measurements, but inconsistent with the previously claimed planet properties. The new planet has temperature ~275K, and is remarkably bright at 10.65µm and 15.50µm. Non-detections between 3.5-5µm indicate an unknown opacity source in the atmosphere, possibly suggesting a high metallicity, high carbon-to-oxygen ratio planet. The best-fit temperature of the planet is consistent with theoretical thermal evolution models, which are previously untested at this temperature range. The data indicates that this is likely the only giant planet in the system and we therefore refer to it as “b”, despite it having significantly different orbital properties than the previously claimed planet “b”.

La première chose que l’on apprend en biologie est de distinguer la bactérie du virus.

La bactérie est une entité biologique autonome mesurant de 1 à 10 microns. Organisme unicellulaire ne possédant pas de noyau, la bactérie est pourvue d’un appareil nucléaire constitué d’ADN, d’un flagelle qui lui permet de se déplacer et d’une capsule protectrice. Elle peut être aérobie, ce qui signifie qu’elle a besoin d’oxygène pour se développer, ou anaérobie. Elle peut se reproduire en se divisant et proliférer dans différents milieux qui leur sont favorables. On les retrouve dans le corps humain mais aussi dans l’eau, la terre ou en suspension dans l’air.

Les bactéries ne sont pas nécessairement pathogènes, bien au contraire. Présentes en nombre dans le système digestif, le microbiote, elles sont indispensables à son bon fonctionnement. La présence de nombreuses bactéries au niveau de la peau permet également de faire barrière aux infections. Ce sont également des bactéries qui sont à l’oeuvre dans certains phénomènes naturels tels que la fermentation.

A l’inverse de la bactérie qui est une cellule, le virus a une structure très simple. Plus petit que la bactérie, le virus mesure de 20 à 500 nanomètres. Il est constitué d’un ADN ou d’un ARN (acide ribonucléique) entouré d’une structure protéique appelée capside et parfois, mais pas toujours, d’une enveloppe. On va donc établir la classification des virus en fonction de la nature de l’acide nucléique du génome (ARN ou ADN), de la forme de la capside et de la présence ou non d’une enveloppe qu’on appelle aussi péplos.

Dans l’imaginaire collectif, les virus sont aussi dangereux pour l’homme que les bactéries. Ceci est exact dans la plupart des infections. Aujourd’hui cependant des études récentes révèlent que le « virome » qu’héberge l’organisme humain est essentiel dans la lutte de celui-ci contre les éléments pathogènes de son microbiome.

Chaque humain possède dans son virome des trillions de virus qui exercent un rôle indispensable dans son organisme, à commencer par le sang et le cerveau.

Un microbiologiste nommé David Pride, de l’Université de Californie, a entrepris de nouvelles recherches concernant les virus présents dans les divers fluides propres au corps humain, depuis la salive jusqu’au sang et aux liquides cérébraux. Lui et son équipe y trouvèrent des virus partout, pour un nombre estimé de 30 trillions, soit 10 fois plus nombreux que les microbes.

Définir leur rôle précis est encore pratiquement impossible. Il se révéla cependant que 97% de ces virus étaient des bactériophages, c’est-à-dire qui pénètrent et de reproduisent à l’intérieur des bactéries (https://en.wikipedia.org/wiki/Bacteriophage). Ils ne tuent pas nécessairement leurs hôtes, y demeurant dormant. Le plus souvent ils intègrent leur génome à celui de ceux-ci.

Chaque individu chez l’humain dispose de ses propres types de phages. Les nouveau-nés humains naissent dépourvus d’un virome identifiable. Ils les acquièrent progressivement, de même que les bactéries et autres composants du microbiome.

Les bactéries de leur coté ont développé des stratégies analogues. Il se produit en fait une sorte de course à l’armement se traduisant par un équilibre dans le nombre et la pugnacité des adversaires en présence.

Il résulte de ce qui précède qu’il est devenu prioritaire d’identifier chez les humains les domaines où la coopération entre virus et bactéries entraîne des résultats favorables, non seulement à chacune de ces espèces, mais à la survie en bonne santé de l’humain lui-même. Il se révèle que ces domaines sont de plus en plus nombreux.

Des nouvelles récemment reçues en provenance du Royaume-Uni pourraient marquer un tournant important dans le domaine de l’énergie nucléaire. Une entreprise britannique aurait montré comment elle pourrait construire en moins de 24 heures une cuve de pression de réacteur nucléaire, élément crucial pour la sécurité et l’efficacité de ces installations. Aujourd’hui, cette opération prend jusqu’à un an.

Il s’agit bien entendu d’un réacteur à fission, à ne pas confondre avec le grand frère que sera le réacteur à fusion dont un prototype nommé ITER est en cours de mise en place à Cadarache en France.

La cuve de pression contient le combustible (uranium) sous la forme d’assemblages combustibles, ainsi que de l’eau en tant que fluide caloporteur et modérateur. La chaleur récupérée dans l’eau est utilisée dans le générateur de vapeur pour chauffer un second circuit d’eau. Cette chaleur est générée par la fission nucléaire d’un atome d’uranium.

Les phénomènes de fission comme de fusion nucléaire ont pour unique point commun : l’atome. Le processus de la fission, comme son nom l’indique, traduit la division d’un atome lourd en 2 atomes légers. Avec la fusion, c’est le phénomène inverse : deux atomes légers fusionnent pour constituer un atome plus Important

La fission se produit lors de la projection d’un neutron sur un atome lourd et instable, actuellement de l’uranium 235 . Cette collision va provoquer l’éclatement de ce dernier en 2 atomes plus légers. Lors de ce processus, une quantité importante et stable d’énergie est libérée et de nouvelles fissions d’atomes vont être provoquées en continu. Il s’agit d’une  réaction en chaîne.  

Le processus produit beaucoup de déchets radioactifs a cycle long, pouvant atteindre plusieurs siècles.

La solidité sur de longues années de la cuve de pression est essentielle. Même si elle ne faisait que se fissurer, l’effet produit serait celui d’une bombe nucléaire.

En libérant une forte quantité d’énergie, les phénomènes de fission et de fusion nucléaire sont utilisés pour la production de l’électricité. Si la fission reste la technologie la plus employée dans les réacteurs nucléaires d’aujourd’hui, la fusion dispose d’un avenir prometteur, ceci en vue d’une production énergétique plus abordable à tous égards et générant peu de déchets radioactifs. 

Avec une demande mondiale en électricité qui va presque doubler d’ici à 2050, la fission et la fusion contribueront à la réalisation d’une industrie décarbonée.

De mini- réacteurs à fission

Concernant les réacteurs nucléaires à fission, la tendance actuelle est la production de mini-réacteurs moins coûteux et plus facilement décentralisables dits SMR. 

Le sidérurgiste britannique Sheffield Forgemasters a récemment fait une percée majeure dans la fabrication de ces réacteurs. L’entreprise a développé une technique de soudage par faisceau d’électrons de la cuve de pression qui permet de réduire fortement le temps de production de cet élément central du  réacteur. 

 Cette méthode innovante présente plusieurs avantages :

• réduction du temps de fabrication : de 5 mois à moins de 24 heures ;
• assemblage de deux pièces de métal sans ajout de matériau extérieur ;
• création d’une petite cuve sous pression nucléaire de haute qualité. 

La soudure par faisceau d’électrons, déjà utilisée dans l’industrie automobile et aérospatiale, permet une fusion des métaux à très grande vitesse . Une telle technique appliquée à la fabrication des SMR ouvre de nouvelles perspectives pour l’industrie nucléaire dont elle devrait réduire fortement le coût.

L’innovation de Sheffield Forgemasters s’inscrit dans un contexte de compétition mondiale pour le développement des mini-réacteurs nucléaires. De nombreux pays, dont le Royaume-Uni, la France, la Chine et les États-Unis, investissent dans cette technologie.

Les SMR présentent plusieurs avantages par rapport aux centrales traditionnelles :

• puissance estimée entre 50 et 500 mégawatts (MW) ;
• faible encombrement spatial ;
• possibilité d’implantation dans des usines ;
• flexibilité d’utilisation.

Le gouvernement britannique, sous la direction de Rishi Sunak, a fait du développement des SMR une priorité nationale. Cette stratégie vise à atteindre l’objectif de neutralité carbone d’ici 2050 tout en réduisant la  dépendance énergétique du pays vis-à-vis de l’étranger.

Malgré l’enthousiasme suscité par les SMR, leur développement ne fait pas l’unanimité. Des associations environnementales, comme Greenpeace, critiquent vivement cette technologie. Nicolas Nace, chargé de campagne transition énergétique de l’ONG, qualifie les SMR de nouveau mirage

La course au développement des SMR soulève également des questions géopolitiques. La Chine et les États-Unis disposent d’une avance considérable dans ce domaine, ce qui pourrait influencer les équilibres énergétiques mondiaux dans les années à venir.

Cependant l’innovation de Sheffield Forgemasters dans le domaine du soudage pourrait marquer un tournant dans l’industrie nucléaire. En réduisant considérablement le temps de fabrication des SMR, cette technique pourrait accélérer leur déploiement à l’échelle mondiale.

La France, qui a alloué un milliard d’euros au développement des SMR, vise à lancer son premier mini-réacteur d’ici 2030. D’autres pays, comme le Canada et la Russie, investissent aussi dans cette technologie.

L’avenir des mini-réacteurs nucléaires dépendra de plusieurs facteurs :

• l’évolution des politiques énergétiques nationales et internationales ;
• les progrès technologiques dans le domaine de la sûreté nucléaire ;
• l’acceptabilité sociale et environnementale de cette technologie ;
• la compétitivité économique face aux énergies renouvelables.

La  technique de soudage révolutionnaire développée par Sheffield Forgemasters pourrait être la clé pour débloquer le potentiel des mini-réacteurs nucléaires et accélérer la transition vers une énergie décarbonée.

Pour en savoir plus, voir

https://www.sheffieldforgemasters.com/news-and-insights/news/02/sheffield-forgemasters-makes-global-leap-in-nuclear-welding-technology/

24/07/2024 Production d’oxygène gazeux par électrolyse de l’eau sur les grands fonds océaniques

Un étrange « oxygène noir » a été détecté à plus de 4 kilomètres de profondeur, dans la plaine abyssale de la zone de fracture géologique de Clarion-Clipperton, dans le centre du Pacifique.

C’est ce que précise une étude parue dans Nature Géoscience le 22 juillet 2024 dont nous publions ci-dessous les références et l’abstract.

La zone avait été retenue comme cible pour l’exploitation minière sous-marine en raison de la présence de nodules polymétalliques riches en métaux (manganèse, nickel, cobalt…) . Ceux-ci sont nécessaires notamment à la fabrication des batteries pour véhicules électriques, éoliennes, panneaux photovoltaïques et téléphones portables.

C’est dans cette zone qu’un navire de l’Association écossaise pour les sciences marines ou SAMs (https://www.sams.ac.uk/ a effectué des prélèvements, financés par les sociétés The Metals Compagny et UK Seabed Resources qui recherchent ces nodules. L’objectif des recherches est d’évaluer l’impact d’une telle prospection sur un écosystème où l’absence de lumière empêche la photosynthèse et donc la présence d’algues vertes ou de plantes, mais qui sont emplies d’espèces animales uniques.

« On essayait de mesurer la consommation d’oxygène » du plancher océanique, en mettant ses sédiments sous des cloches appelées chambres benthiques, selon le Pr Andrew Sweetman, responsable du groupe de recherche sur l’écologie et la biogéochimie des fonds marins de l’association SAMS. premier auteur des travaux parus dans Nature Geoscience.

En toute logique, l’eau de mer ainsi emprisonnée aurait dû voir sa concentration en oxygène diminuer, à mesure que ce dernier était consommé par les organismes vivants à ces profondeurs. C’est pourtant l’inverse qui a été observé : « le taux d’oxygène augmentait dans l’eau au-dessus des sédiments, dans le noir complet et donc sans photosynthèse« .

La surprise a été telle que les chercheurs ont d’abord pensé que leurs capteurs sous-marins s’étaient trompés. Ils ont mené des expériences à bord de leur navire pour voir si la même chose se produisait en surface, en faisant incuber, dans le noir, ces mêmes sédiments et les nodules qu’ils contenaient. Ils ont constaté une nouvelle fois que le taux d’oxygène croissait. « A la surface des nodules, nous avons détecté une tension électrique presque aussi élevée que dans une pile AA » décrit le Pr Sweetman, en comparant ces nodules à des « batteries dans la roche« .

Ces étonnantes propriétés pourraient être à l’origine d’un processus d’électrolyse de l’eau H2O, qui sépare ses molécules en hydrogène et en oxygène à l’aide d’un courant électrique. Cette réaction chimique intervient à partir de 1,5 volt – la tension d’une pile – que les nodules pourraient atteindre quand ils sont regroupés, selon un communiqué de l’association SAMS joint à l’étude.

« La découverte de production d’oxygène par un processus autre que la photosynthèse nous incite à repenser la manière dont est apparue la vie sur Terre« , liée à l’apparition de l’oxygène, selon le Pr Nicholas Owens, directeur de SAMS. La vision « conventionnelle » étant que l’oxygène « a été fabriqué pour la première fois il y a environ 3 milliards d’années par des cyanobactéries qui ont mené au développement d’organismes plus complexes« ,

Or « La vie aurait pu commencer ailleurs que sur la terre ferme et près de la surface de l’océan. Puisque ce processus existe sur notre planète, il pourrait générer des habitats oxygénés dans d’autres ‘mondes océaniques’ comme Encelade ou Europe (des lunes de Saturne et de Jupiter) » et y créer les conditions d’apparition d’une vie extra-terrestre.

De toutes façons ces conclusions permettront de mieux réguler l’exploitation minière en eaux profondes, sur la base d’informations environnementales plus précises.

Remerciements à Sciences et avenir https://www.sciencesetavenir.fr/fondamental/des-scientifiques-decouvrent-un-etonnant-oxygene-noir-produit-dans-les-abysses_179726

Référence

Evidence of dark oxygen production at the abyssal seafloor

• published: 22 July 2024
• Andrew K. Sweetman, and others 

Nature Geoscience (2024)
https://www.nature.com/articles/s41561-024-01480-8

Abstract

Deep-seafloor organisms consume oxygen, which can be measured by in situ benthic chamber experiments. Here we report such experiments at the polymetallic nodule-covered abyssal seafloor in the Pacific Ocean in which oxygen increased over two days to more than three times the background concentration, which from ex situ incubations we attribute to the polymetallic nodules. Given high voltage potentials (up to 0.95 V) on nodule surfaces, we hypothesize that seawater electrolysis may contribute to this dark oxygen production.