Edito : L'implantation d'ITER en France va nous permettre de dompter l'énergie des étoiles
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La France et son site de Cadarache (Bouches-du-Rhône) ont enfin été choisis par la communauté internationale, mardi 28 juin, pour accueillir le réacteur à fusion nucléaire ITER (Iternational Thermonuclear Experimental (Reactor) qui représente un programme de 11 milliards d'euros étalé sur trente ans, avec à la clé d'innombrables retombées en physique fondamentale et appliquée et la création de près de 100.000 nouveaux emplois.
La fusion nucléaire constitue le mécanisme à l'origine du rayonnement des étoiles et en particulier du Soleil. En effet, au sein des étoiles, les noyaux légers fusionnent et produisent des noyaux plus lourds. Au cours de cette réaction de fusion, la masse du noyau produit est inférieure à la somme des masses des noyaux légers d'origine. La différence de masse, en vertu de la célèbre relation d'Einstein, E=mc2, est alors convertie en énergie. On estime ainsi que, dans le Soleil, pas loin de 600 millions de tonnes d'hydrogène sont transformés en 596 millions de tonnes d'hélium chaque seconde. La différence est alors convertie en énergie et est à l'origine de la chaleur et de la lumière que nous recevons. (Voir les dossiers du CEA et de l'UE et article de Wikipédia).
La « fusion » de deux noyaux légers en un noyau plus lourd est source d'énergie nucléaire comme la « fission » d'un noyau lourd. C'est même la source d'énergie la plus répandue dans l'univers puisque c'est elle qui est à la base du rayonnement stellaire. Mais contrairement à la fission qui met en jeu une particule neutre, insensible à l'interaction coulombienne, la fusion fait intervenir des particules chargées de même signe exerçant entre elles des forces de répulsion.
Pour surmonter ces forces et mettre les noyaux concernés « en présence », à des distances telles que le mécanisme de fusion soit enclenché, il faut élever la température du milieu (appelé plasma) à des valeurs très élevées : quelques dizaines de millions de degrés. Dans un plasma thermique, la grande agitation des ions et des électrons produit de nombreuses collisions entre les particules. Pour que ces collisions soient suffisamment violentes et entraînent une fusion, trois grandeurs interviennent: la température, la densité et le temps de confinement.
Les critères de Lawson établissent que, pour qu'une réaction de fusion s'amorce puis s'autoentretienne, le plasma doit atteindre simultanément une certaine température et une certaine densité pendant un temps minimum pour obtenir le point de rupture où l'énergie libérée par la fusion est égale à l'énergie dépensée. L'ignition se produit ensuite à un stade beaucoup plus élevé de production d'énergie (impossible à créer aujourd'hui dans les réacteurs actuels). Il s'agit du seuil à partir duquel la réaction est capable de s'auto-entretenir.
Différentes possibilités existent pour « confiner » le plasma : soit l'utilisation de champs magnétiques intenses, soit l'utilisation de faisceaux laser qui, en plus du confinement, ont pour effet de comprimer le plasma, de manière à déclencher le processus de fusion. Dans le premier cas on parle de confinement magnétique ; dans le second, de confinement inertiel. Produire sur Terre des conditions propices à la réalisation des réactions de fusion constitua rapidement un objectif important de recherche, compte tenu de l'immense potentiel énergétique de ce phénomène et de la très grande abondance de l'hydrogène.
La fusion présente trois avantages majeurs. D'abord, elle utilise comme combustible le deutérium dont les réserves terrestres sont quasiment inépuisables et le tritium relativement facile à produire ; son exploitation industrielle permettrait donc de résoudre, pour de nombreux millénaires, les problèmes liés à notre approvisionnement énergétique. En effet, les chiffres sont éloquents : l'exploitation d'une centrale électrique de 1000 MW basée sur la combustion du charbon nécessite de brûler pas loin de 3 millions de tonnes de charbon par an.
A même puissance, une centrale fonctionnant sur le principe de la fusion nucléaire ne consommerait qu'un quart de tonne d'un mélange basé pour moitié de deutérium et pour moitié de tritium. Alors que les effets liés à la combustion de combustibles fossiles (charbon et pétrole par exemple) risquent d'altérer à long terme nos conditions de vie, le développement d'une source d'énergie ne produisant aucun gaz à effet de serre rencontre évidemment un intérêt grandissant.
Le deuxième avantage majeur de la fusion est sans conteste la sécurité inhérente à ce phénomène. D'abord, seule la quantité de combustible nécessaire au fonctionnement du réacteur (à peine quelques grammes) est injectée dans l'enceinte du tokamak. Ainsi, si l'état du réacteur déviait trop des conditions normales d'exploitation, il est très simple de le mettre hors service rapidement. De même, l'injection accidentelle d'éléments indésirables (comme de l'air) dans l'enceinte, stopperait immédiatement les réactions de fusion. En fait, les quantités de plasma qui se trouveront au sein du réacteur seront si faibles qu'un incident, aussi improbable soit-il, ne pourrait jamais entraîner un événement catastrophique du type d'une explosion et limiterait ses effets à la mise hors service du réacteur.
Enfin le dernier avantage de la fusion, et non le moindre, est sa sûreté et sa propreté. La fusion nucléaire ne génère aucun gaz à effet de serre et produit des déchets radioactifs dont la dangerosité et la durée de vie n'ont rien à voir avec ceux de la fission nucléaire. En effet, le deutérium est un isotope qui se trouve à l'état naturel et dans une fraction non négligeable dans l'hydrogène qui constitue l'eau. Sa production est donc aisée et non polluante.
De plus, contrairement aux réacteurs nucléaires actuels basés sur la fission, la réaction de fusion ne génère pas, directement ou indirectement, de sous-produits radioactifs de longs temps de vie. Le tritium, quant à lui, est certes un élément radioactif. Il se dégrade en émettant des rayonnements énergétiques. Cependant, son temps de vie, c'est-à-dire la période pendant laquelle il émet des rayonnements potentiellement dangereux, est très courte (de l'ordre de la dizaine d'années).En fait, une partie importante du tritium consommé dans les réacteurs de fusion pourrait directement être produite par les interactions entre ces neutrons fortement énergétiques et le lithium constituant certains éléments des parois du réacteur. Ainsi, le seul combustible radioactif serait produit et consommé directement dans le réacteur.
Contrairement à ce qu'affirment de manière mensongère certains écologistes, les déchets radioactifs produits par la fusion auront un temps de vie court (une dizaine d'années) et leur dangerosité n'est en rien comparable a celle des déchets actuels qui restent radioactifs pendant des milliers d'années. La nuisance des déchets issus de la fusion pourra facilement être gérée par un stockage et une surveillance à court ou moyen terme. Ainsi les déchets de la fusion ne constitueront ni un fardeau ni un danger pour les générations qui nous suivront.
Il est capital de rappeler ces vérités scientifiques au moment où certains écologistes irresponsables et aveuglés par leur idéologie sectaire et technophobe rejettent par principe la fusion thermonucléaire et entretiennent dans l'esprit du grand public une confusion regrettable et malhonnête entre fusion et fission nucléaires, alors que ces deux phénomènes physiques sont fondamentalement différents.
Il faut aussi souligner que, contrairement à d'autres affirmations , la fusion thermonucléaire contrôlée a fait des progrès considérables depuis 30 ans : des réactions de fusion ont bien été produites dans des tokamaks. Ainsi, en 1997, le tokamak européen JET (situé près d'Oxford en Angleterre) est parvenu à produire une énergie de fusion de 16 MW. Cependant, en raison de la taille réduite des réacteurs actuels, le bilan énergétique de ces réactions ne permet pas encore leur exploitation.
Il est vrai que la construction d'un réacteur de fusion produisant suffisamment d'énergie est une tâche difficile et coûteuse qui ne peut se concevoir que sur le long terme et dans un cadre de coopération scientifique internationale. C'est pourquoi la réalisation d'ITER constitue un enjeu techno-économique fondamental.
Le lancement du projet ITER intervient en effet au moment où la consommation et le prix des énergies fossiles s'envolent sous l'effet de la croissance économique asiatique et de l'épuisement des réserves, avec notamment la perspective d'un baril de pétrole à 100 dollars d'ici 5 ans. La consommation de pétrole devrait passer à plus de 5 milliards de tonnes d'ici 2020 et à ce rythme, nous aurons consommé toutes les réserves connues, conventionnelles ou non, dans moins de 70 ans.
Il est donc vital pour l'Humanité de diversifier sa production énergétique et de développer de manière considérable toutes les sources d'énergie durables et respectueuses de l'environnement. Dans cette perspective, la maîtrise de la fusion thermonucléaire contrôlée représente bien un défi et un enjeu scientifique et économique majeur, même si elle ne pourra peser dans le bilan énergétique mondial qu'à partir de 2040 ou 2050. Il est vrai que les difficultés techniques qui restent à surmonter pour maîtriser cette énergie sont immenses mais le jeu en vaut la chandelle et, comme disait Sénèque, "Ce n'est pas parce que c'est difficile que nous n'osons pas mais parce que nous n'osons pas que c'est difficile."
Ceux qui, aujourd'hui, nous affirment de manière péremptoire que la fusion thermonucléaire "est un délire technologique qui ne marchera jamais" me rappelle d'autres voix qui, en leur temps, affirmaient que jamais un objet plus lourd que l'air ne pourrait voler, que jamais un train ne pourrait rouler à plus de 100 km/h ou que jamais une machine ne saurait reconnaître une voix humaine !
Pour imaginer et préparer notre avenir, nous devons élargir nos horizons de pensée et voir plus loin que nos propres vies. Je suis persuadé qu'un jour l'homme parviendra à dompter cette fabuleuse énergie des étoiles, faisant entrer notre civilisation dans une nouvelle étape de son évolution et de sa connaissance de la matière et de l'Univers.
René Trégouët
Sénateur honoraire
Fondateur du Groupe de Prospective du Sénat
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