C’est au cœur des étoiles que l’on doit regarder lorsqu’on parle de fusion nucléaire, la source d’énergie de l’Univers. Alors que les problématiques d’urgence climatique et de transition énergétique sont au cœur des questions actuelles, serait-il possible de maîtriser cette énergie au potentiel exceptionnel ?
Qu’est-ce que la fusion nucléaire ?
La fusion nucléaire consiste à forcer des atomes d’hydrogène (de deutérium et de tritium[1]) à se lier ensemble pour former des atomes d’hélium.
Or, l’atome d’hélium ainsi créé doit libérer un neutron pour revenir à son état stable (de 2 neutrons et 2 protons). D’après la fameuse relation « E=mc2 », la libération d’un neutron de masse m à chaque fusion des deux atomes d’hydrogène est convertie en une énergie E extraordinairement puissante.
Comment produire de l’électricité grâce à l’énergie émise par la fusion d’atomes d’hydrogène ?
Pour réaliser cette fusion, les scientifiques font chauffer, à très haute température (plus de 150 millions de degrés) et sous pression extrême, ces atomes d’hydrogène dans un tokamak[2].
A l’intérieur, le gaz d’hydrogène se transforme alors en plasma (le quatrième état de la matière). Il est maintenu à distance des parois du tokamak par un puissant champ magnétique afin de ne pas se refroidir. Les neutrons libérés par la fusion s’échappent, quant à eux, du plasma et sont récupérés sous forme de chaleur par les parois du tokamak où circule un fluide caloporteur. La vapeur extraite met en mouvement les turbines pour produire de l’électricité.
Une énergie propre et sûre
L’énergie issue de la fusion nucléaire présente un certain nombre d’atouts. Tout d’abord, la fusion produit près de quatre fois plus d’énergie que celle produite par la fission nucléaire. Le deutérium se trouve en quantité immense dans l’eau des mers et le tritium est relativement abondant dans la croûte terrestre. En outre, le processus ne rejette pas de CO2, et très peu de déchets radioactifs (qui se limitent aux équipements utilisés et dont la période de demi-vie est d’environ une centaine d’années). Enfin, le processus est plus sécurisé que pour les réacteurs nucléaires actuels puisque si le plasma s’échappe du tokamak, il se refroidit instantanément et les réactions s’arrêtent.
Qu’attend-on pour s’y mettre ?
[1] La réaction de fusion deutérium-tritium est celle qui permet d’obtenir le gain énergétique le plus élevé pour les températures les « plus basses ».
[2] Tokamak : acronyme russe désignant une machine expérimentale conçue dans les années 1950 par les chercheurs soviétiques afin d’exploiter l’énergie de la fusion. Il a la forme d’un donut.