Le monde peut-il être alimenté en énergie par les atomes de fusion?

Le ministère américain des Affaires étrangères a annoncé la réalisation d'un grand succès dans la technologie de fusion atomique. Les scientifiques de l'installation nationale d'allumage (NIF), l'installation d'atomes à rayons laser du laboratoire de Californie, Lawrence National Laboratory, ont réussi à produire de l'énergie dans le laboratoire à l'aide de la fusion atomique.

“C'est un succès important pour les chercheurs et les collaborateurs de la National Ignition Facility, qui ont consacré leur carrière à la fusion des atomes, et ce succès sera sûrement suivi d'autres constatations, a déclaré la ministre américaine de l'Énergie Jennifer M. Granholm. “Autrement dit, c'est l'une des réalisations scientifiques les plus impressionnantes du 21e siècle. ”

Des décennies de scientifiques ont consacré plus d'énergie à la fonderie atomique expérimentale qu'ils n'ont acquis une nouvelle énergie de l'ensemble du processus en général. Ces pertes n'ont pas entraîné l'unification des atomes, mais le partage des atomes pour devenir un processus standard de production d'énergie illimitée et inoffensive pour l'environnement, bien que ce processus soit lié aux risques pour la santé et la sécurité.

Le 5 décembre 2022, les scientifiques du NIF ont développé pour la première fois dans l'histoire l'expérience contrôlée par laquelle la fusion des atomes est gagnée plus d'énergie qu'elle n'est dépensée pour y arriver. Ainsi, les chercheurs de grande envergure ont fait un pas important vers la réalisation de leur objectif.

Quiconque travaille dans le secteur de l'énergie atomique sait avec certitude : La production d'un courant de fusion d'atomes est à 30 ans, et cela valait la peine pour les chercheurs il y a dix ans et aujourd'hui. Malgré la complexité de cette technologie, ceux qui y travaillent sont très convaincus que cet effort en vaut la peine.

Mais pourquoi ? L'élimination des atomes a un plus grand potentiel énergétique que toutes les autres sources d'énergie connues. Elle peut produire quatre millions de fois plus d'énergie que l'énergie produite par les réactions chimiques, comme la combustion du charbon, du pétrole ou du gaz, et quatre fois plus d'énergie produite par le partage des atomes, le processus actuellement utilisé dans toutes les plantes atomiques du monde.

L'effondrement atomique, découvert à la fin du XXe siècle, est perçu par de nombreux décideurs politiques, en particulier en Europe, comme une énergie de l'avenir.

Mais la fusion atomique est-elle vraiment une alternative verte “ ” à nos méthodes actuelles et jusqu'où nous avons pu aller pour l'électricité par cette méthode?

Comme “incendie de bois”

Pour revenir à cette question, le réacteur thermocarburant international I TER, un grand projet conjoint d'experts nucléaires de 35 pays, offre des possibilités de visite.

ITER est situé à plusieurs heures de la côte sud de la France, au milieu d'un paysage idyllique. Le territoire du projet est rempli de salles métalliques, d'ateliers et d'équipement. Des chercheurs, des techniciens et des techniciens circulent dans cette région avec des casques de protection, des bottes en caoutchouc et des gilets de couleur néon.

Au milieu de ce paysage industriel, Pietro Barbashi, le directeur général d'ITER affirme que l'avenir de la fusion énergétique des atomes est très prometteur. Il compare la production d'énergie à la fusion atomique à la combustion du bois de chauffage. Le feu qui réchauffe le bois commence par une réaction chimique. Cette réaction suffit pour brûler le reste du bois. ”  

Gains énergétiques résultant de la fusion atomique  

Les atomes sont constitués d'un noyau (de proton et de neutrons) et d'électrons. Pendant la fusion des atomes, deux atomes fondent, produisant un atome par l'impact de leur noyau. La fusion produit une énergie élevée, et les scientifiques veulent transformer cette énergie en électricité. Cette énergie éclairera un jour nos maisons.

Du point de vue technique, nous utilisons déjà l'énergie des neutrons volants des centrales atomiques. Pourquoi ne pas rester ici pour en demander plus ?  

La fusion face à la rupture 

Contrairement à la fusion des atomes, la division ne fait pas fondre deux atomes de lumière entre eux, mais un atome lourd est divisé en deux ou plusieurs atomes. Toutes les centrales atomiques du monde utilisent des réacteurs partagés pour produire de l'électricité.

La France, dans laquelle je suis situé TER, produit 70 % de son énergie à partir de la fraction des atomes. Dans la plupart des régions du monde, les atomes ne sont pas une source satisfaisante d'énergie, car le public a peur des rayonnements nocifs, de la peur alimentée par des incidents comme la catastrophe de Tchernobyl, la fusion atomique de Fukushima et la fusion atomique partielle dans la plante atomique américaine,”Trois Mile Island (4)x1>.

La principale différence entre la séparation des atomes et leur unification réside dans le combustible radioactif produit au cours des deux processus, explique Akko Maas, un employé d'ITER. Il fait partie de l'équipe depuis qu'ITEL a commencé la recherche.

Pendant la division atomique comme l'uranium utilisé et le Platini reproduit sont radioactifs. Même lorsque l'énergie est extraite, il reste des matières radioactives. Parmi les deux premiers matériaux considérés comme les plus efficaces pour l'énergie produite par la fusion des atomes, le deutérium n'est pas radioactif et le tritium est. Cependant, le rayonnement est relativement faible et court.

Si les matériaux sont correctement sélectionnés, la radioactivité créée par la fusion des atomes, même si elle devient une production industrielle, peut être limitée à 100 à 200 ans, ce qui est beaucoup moins de 40 mille ans, que nous observons dans le partage des atomes, ” dit Maas.  

Utiliser “gebra” 

Les partisans de l'énergie atomique affirment non seulement que cette énergie est très efficace, mais aussi qu'elle réduit notre lot de combustibles fossiles. L'énergie atomique elle - même est considérée comme une autre façon de produire de l'énergie, en plus du combustible fossile produit, parce que dans sa production elle ne produit pas de diocsode carbone mais est produite comme un produit secondaire de l'hélium, un gaz non toxique qui ne provoque pas de réactions.

En outre, le deutérium est en grande quantité dans les eaux marines, et les chercheurs exigent qu'ils produisent le tritium dans le pays avec l'aide du lithium.

Les ressources des énergies renouvelables telles que l'énergie solaire et l'énergie éolienne ne peuvent pas couvrir les besoins énergétiques mondiaux. La désintégration atomique, si elle réussit, peut produire plus d'énergie que nécessaire. Tout semble beau, cependant, il a été jusqu'à présent un rêve impossible. Pour que la fusion atomique devienne réalité, des progrès technologiques en physique du plasma doivent être réalisés. Il est techniquement difficile de parvenir à une fusion atomique, d'être durable et stable, dit Barbashi.

Les rayons du soleil et la chaleur que nous ressentons sur terre sont le résultat d'une réaction de fusion atomique. Ce processus se développe dans le cœur du soleil sous des températures élevées et une pression intense. Le défi est de reproduire ces processus qui se développent au cœur du soleil, mais sans la pression produite par la force de la masse du soleil.

Pour parvenir à la fusion atomique sur terre, le gaz doit être chauffé à des températures très élevées de 150 millions de degrés Fahrenheit [150 millions de ° C], ce qui est dix fois la température du cœur du soleil. Lorsque ce point atteint, le gaz est transformé en plasma, ce qui est un million de fois plus facile que l'air que nous respirons.

Les chercheurs de la fonderie atomique ont découvert que la production de plasma par la chaleur d'un mélange de deutérium et de tritium est la façon la plus simple de créer un environnement où la fusion atomique peut se développer et où l'énergie peut être produite.

Le fluide utilisé par ITER pour les expériences de fusion atomique est maintenu dans une installation appelée Tomonmac, étant limité par un champ magnétique fort. Dans ces conditions extrêmes, les particules plasmatiques s'écrasent rapidement dans le chauffage. Mais paradoxalement, lorsque les températures augmentent, le niveau d'impact diminue, avec lui l'effet de chaleur. Donc c'est le plasma qui, après un moment précis, meurt, dit Barbashi.

Si nous revenons à l'analogie avec le bois de chauffage: C'est comme si le feu n'était pas connu pour le maintenir stable “brûlure du plasma”. C'est le plus grand défi auquel doit faire face l'expérimentation des atomes dans le monde entier.  

Une malédiction pour quelqu'un d'autre peut être une bénédiction pour quelqu'un d'autre. “Le terminal” du plasma lorsque les conditions sont défavorables signifie également que la réaction s'arrête lorsqu'il y a un manque de stabilité. Cela rend la fusion des atomes plus sûre que le partage des atomes, disent les experts.

Une fusion nucléaire comme Fukushima est impossible, explique Gilles Perrier, directeur du secteur de la sécurité et de la qualité dans ITER. Dans un réacteur divisé, nous avons un noyau radioactif qui devrait se refroidir au cas où le réacteur s'éteindrait.

Pendant la séparation des atomes, les risques d'incidents sont beaucoup plus importants. Pendant la fusion atomique, ils sont très petits, dit Perrier. À son avis, la sécurité d'une installation de fusion d'atomes comprend trois parties : le plasma, la réduction des radiations et l'évitement de la contamination par le tritium. Le plasma est conservé dans un récipient à vide. “Même dans le pire des cas si le plasma apparaît à l'extérieur, les conséquences ne se propagent pas plus que jusqu'à l'endroit où il s'est produit, dit”.

De l'expérience à l'électricité 

Jusqu'à présent, les chercheurs en fusion atomique ont produit la production maximale d'énergie de 54 mégajulis en cinq secondes. Ceci est égal au courant nécessaire pour maintenir une lampe allumée pendant deux mois. Le défi à relever aujourd'hui est de savoir comment produire de l'électricité en grandes quantités.

Barbashi dit que passer d'une expérience de fusion d'atomes au réacteur de production d'énergie est comme passer de la combustion du bois à la centrale au charbon. Bien que le défi soit grand, il est optimiste sur le fait que le réacteur expérimental d'ITER deviendra opérationnel d'ici la fin de la décennie et contribuera à la création d'une usine de démonstration dans les 30 prochaines années.

Après tout, les atomes fondent la technologie a besoin de temps, mais selon certains scientifiques, nous n'avons pas le temps. L'énergie de la fusion atomique ne peut pas résoudre la crise énergétique de cet hiver, et elle ne contribuera pas à réduire les émissions de dioxyde de carbone dans un avenir proche.

Dans son livre “ (L'histoire de la fusion atomique) Le scientifique nucléaire LJ Reinders dit que l'énergie de la fusion atomique arrivera tard pour résoudre nos problèmes climatiques aigus. Barbashi, en revanche, estime que des investissements dans la fusion des atomes sont faits, non pour couvrir les besoins énergétiques actuels, mais pour ceux de la seconde moitié de notre siècle. / DW