thermonucléaire, fusion - astronomie.

thermonucléaire, fusion - astronomie. 1 PRÉSENTATION thermonucléaire, fusion, réaction entre deux noyaux atomiques légers produisant un noyau atomique plus lourd et libérant une quantité d'énergie considérable. Par exemple, la fusion thermonucléaire d'un noyau de deutérium (ou deutéron) et d'un noyau de tritium (ou triton) -- isotopes lourds de l'hydrogène -- aboutit à la formation d'un noyau d'hélium et d'un neutron, et libère une énergie d'environ 17,6 MeV (voir électronvolt). 2 PRINCIPE La réaction de fusion thermonucléaire peut être obtenue lorsque les atomes sont totalement ionisés. Elle a lieu dans un milieu appelé plasma, constitué de particules neutres, d'ions positifs ou négatifs et d'électrons. Lorsque le plasma est suffisamment chaud, l'agitation thermique permet aux noyaux d'avoir une énergie cinétique suffisante pour vaincre l'énergie de répulsion électrostatique. Des températures de plusieurs millions de degrés sont nécessaires. La masse des noyaux produits dans la réaction étant plus faible que celle des noyaux initiaux, la perte de masse est compensée par un dégagement important d'énergie -- selon le principe d'équivalence masseénergie : E = mc2 (voir lois de conservation). Pour que l'énergie thermonucléaire ainsi libérée soit supérieure à l'énergie consommée par la production du plasma chaud et à celle des pertes, il faut qu'un plasma de haute densité soit maintenu pendant un temps suffisamment long. Ces conditions sont réunies au centre des étoiles, tel le Soleil, où règne une température d'environ 15 millions de degrés. Elles sont aussi obtenues lors de l'explosion des bombes H. 3 FUSION THERMONUCLÉAIRE CONTRÔLÉE La fusion thermonucléaire contrôlée fait l'objet de nombreuses recherches depuis les années 1950. Deux voies sont à l'étude pour la mise au point de réacteurs nucléaires de fusion : la fusion par confinement magnétique et la fusion par confinement inertiel. 3.1 Fusion par confinement magnétique Le premier axe de recherche est la fusion par confinement magnétique dans les réacteurs appelés tokamaks (du russe toroidalnaja kamera magnetnaja katuska, soit « chambre toroïdale à confinement magnétique «) : on y réalise un plasma de densité infinitésimale qui est chauffé à environ 150 millions de degrés et confiné pendant un temps très court (de l'ordre de quelques secondes) par des champs magnétiques intenses. Plusieurs réacteurs de ce type, notamment le JET européen de Culham (Royaume-Uni), le TFTR américain de Princeton, le Tore Supra français de Cadarache et le JT-60 japonais de Naka, sont parvenus à produire des réactions thermonucléaires mais pas de manière suffisante pour que le processus de fusion s'auto-entretienne (comme au sein d'une étoile). Les espoirs de ce type de réacteur reposent désormais sur la construction du réacteur expérimental ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor) -- projet international réunissant l'Union européenne, la Russie, le Japon, la Chine, la Corée du Sud et les États-Unis. En juin 2005, après de longs mois de tractations, les partenaires du projet ont finalement choisi le site de Cadarache dans les Bouches-du-Rhône (France), pour accueillir le projet ITER. La construction (10 ans) et l'exploitation (20 ans) du réacteur nécessitent un investissement d'environ 10 milliards d'euros sur 30 ans -- le programme ITER devrait créer plus de 3 000 emplois directs ou indirects dans la région. 3.2 Fusion par confinement inertiel Une autre méthode est mise en oeuvre dans des réacteurs à fusion inertielle, où un rayonnement laser provoque l'implosion de microsphères contenant les atomes légers. Des densités très élevées sont alors obtenues avec des temps de maintien très brefs. Cette technique est notamment appliquée au Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL), le laboratoire de recherche du département de l'Énergie situé en Californie (États-Unis), qui utilise l'un des lasers les puissants du monde, le laser NIF (National Ignition Facility). Ce dernier est le principal concurrent du Laser Mégajoule (LMJ), de technologie voisine, en construction sur le site du Commissariat à l'énergie atomique (CEA) de Bordeaux, en France (phase d'exploitation prévue à partir de 2010). La fusion par confinement inertiel apparaît ainsi comme une alternative prometteuse pour aboutir à un réacteur de fusion thermonucléaire civil à l'horizon 2050. Toutefois, malgré les progrès constants réalisés suivant ces deux méthodes, la production d'électricité à partir d'énergie thermonucléaire n'est pas envisagée avant la fin du XXIe siècle. Microsoft ® Encarta ® 2009. © 1993-2008 Microsoft Corporation. Tous droits réservés.