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Joseph WEISSE : Ancien élève de l’École polytechnique - Ancien ingénieur au Commissariat à l’énergie atomique
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Lire l’articleINTRODUCTION
Les réactions de fusion nucléaire se produisent lorsque des gaz d’atomes légers (l’hydrogène est un exemple) sont portés à des températures élevées de plusieurs dizaines de millions de degrés. Ces réactions peuvent être observées couramment ; elles sont, en effet, typiques du fonctionnement des étoiles et sont, en particulier, à l’origine de la chaleur et de la lumière que nous envoie le Soleil. Maîtriser sur Terre de telles réactions, à des fins de production d’énergie, ouvrirait la voie à des ressources quasiment illimitées puisque chaque litre d’eau de mer sur lequel on prélèverait 3,3 mg de deutérium deviendrait l’équivalent énergétique de plus de 250 litres de pétrole. On peut ajouter aussi que le produit de ces réactions, l’hélium, est inoffensif chimiquement et radiologiquement, et n’intervient pas dans l’effet de serre. L’intérêt d’une maîtrise de la fusion est donc grand, mais les difficultés à vaincre sont tout aussi grandes. Dans les étoiles, la force qui maintient en équilibre le milieu réactif est la force de gravité ; par les masses concernées un tel mécanisme est impossible à reproduire sur Terre.
D’autres voies ont donc été explorées. La suite du texte va examiner en parallèle, les deux voies de recherche que sont la fusion par confinement magnétique (ou FCM) et la fusion par confinement inertiel (ou FCI). Cet examen se fera en commençant par les bases physiques indispensables à la compréhension des phénomènes et se poursuivra par l’examen de la problématique du réacteur de fusion.
Il faut souligner ici que, malgré les difficultés rencontrées, des machines de fusion ont été, depuis peu, capables de produire plusieurs dizaines de mégajoules en « fondant » effectivement les noyaux de deux isotopes de l’hydrogène. De tels résultats, bien compris et bien renouvelés, sont des succès réels pour la recherche physique, mais ils autorisent aussi des extrapolations pouvant aller, maintenant, jusqu’au réacteur électrogène. Il n’est donc plus irréaliste aujourd’hui de penser le réacteur de fusion et de faire des projets pour les années futures dont on sait déjà la grande faim énergétique.
Précisons encore un point sur lequel nous ne reviendrons plus par la suite. Le sujet est si vaste et si divers que l’on s’en tiendra, d’une part, aux bases indispensables à une première approche du sujet et, d’autre part, sans soucis du détail, aux ordres de grandeur nécessaires pour ancrer le sujet dans la réalité de l’ingénieur.
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3. Aspects socio-économiques
Se voulant une source d’énergie, la fusion se doit de s’intéresser à la sûreté des réacteurs qui seront construits ainsi qu’au prix des kilowattheures qui seront produits. Ces préoccupations, qui peuvent paraître lointaines, ne motivent pas seulement les laboratoires de fusion car il y a là des éléments de réflexion qui interviennent dans les décisions, bien actuelles, à propos du soutien à apporter à cette recherche. C’est ainsi que ce paragraphe s’appuie sur plusieurs études commanditées par la Commission de l’Union européenne et destinées à évaluer l’intérêt potentiel de la fusion comme source d’énergie.
Pour ces études, deux images de réacteur de FCM ont été construites et suffisamment détaillées pour permettre des calculs significatifs. Ces deux images de réacteur sont :
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d’une part, le Modèle 1, relativement optimiste, car on y utilise des matériaux très basse activation et de l’hélium comme caloporteur ;
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d’autre part, le Modèle 2 plus proche de nos possibilités actuelles puisqu’il utilise des aciers à activation réduite et de l’eau comme fluide caloporteur.
Examinons tout d’abord les aspects de sûreté après quoi nous aborderons les considérations économiques.
3.1 Sûreté
Les lignes qui suivent, considèrent évidemment toutes les situations où sont engagées des considérations de sûreté radiologique. Les autres aspects (sûreté électrique, etc.) sont sans spécificité particulière dans le domaine de la fusion.
HAUT DE PAGE3.1.1 Fonctionnement normal et accidentel
Dans le fonctionnement normal, on considère essentiellement, pour le public et les travailleurs, le confinement des produits toxiques dont l’emploi est indispensable ou inévitable. Les corps concernés pour la fusion sont les traces de tritium et les traces de produits radioactifs que l’on trouve dans les liquides et les gaz circulant dans le réacteur (réfrigération, ventilation, caloporteur, etc.). Le tritium est effectivement un corps très mobile qui « fuit » aisément....
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BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - REBUT (P.H.) - L’énergie des étoiles. - Édition Odile Jacob.
-
(2) - DELCROIX (J.L), BERS (A.) - Physique des plasmas - (1994). Inter Édition et CNRS Éditions.
-
(3) - La fusion thermonucléaire contrôlée par confinement magnétique - (1987). Collection CEA - Masson.
-
(4) - DAUTRAY (R.), WATTEAU (J.P.) - La fusion thermonucléaire inertielle par laser - (1993). Collection CEA – Masson.
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(5) - Energy from inertial fusion - (1995). IAEA.
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