Sur le Soleil, cela se produit tout le temps: les atomes se combinent, c'est-à-dire qu'une réaction de fusion thermonucléaire se produit, en conséquence une quantité d'énergie inimaginable est libérée. Les scientifiques rêvent depuis longtemps d'une telle énergie, et ici sur Terre, elle peut être obtenue en créant des réactions de fusion thermonucléaire contrôlées.
Mais jusqu'à présent, il n'a pas été possible de l'obtenir.
Après la fin de la Seconde Guerre mondiale, des scientifiques du monde entier tentent d'y parvenir.
Avec l'aide de réacteurs expérimentaux en Russie, aux États-Unis, en Angleterre, au Japon et dans de nombreux autres pays, des processus de fusion thermonucléaire à court terme ont été obtenus, mais partout plus d'énergie a été utilisée pour maintenir ce processus que pour obtenir de l'énergie elle-même, explique Søren Bang Korsholm, chercheur principal à l'Université technique du Danemark. (Søren Bang Korsholm).
Dans un futur lointain
Le scientifique danois et ses collègues du département de physique de l'Université technique participent à un projet scientifique mondial, qui en 2025 permettra la mise en œuvre d'un processus de fusion thermonucléaire efficace - i.e. plus d'énergie sera allouée que dépensée pour l'obtenir. Néanmoins, on pense que nous ne pourrons pas voir des centrales électriques fonctionner selon les principes de la fusion thermonucléaire pendant de nombreuses années.
«Ce n'est que dans les années cinquante de ce siècle que l'énergie des centrales thermonucléaires à fusion peut être utilisée dans les réseaux électriques. En tout cas, ce sont les lignes directrices du programme européen de fusion thermonucléaire », dit-il.
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Malgré l'éloignement des perspectives, de nombreux scientifiques, comme Søren, travaillent sérieusement sur les questions de l'énergie de fusion thermonucléaire. Et il y a de bonnes raisons à cela. Pour une centrale électrique fonctionnant selon les principes de la fusion thermonucléaire, une quantité infiniment petite de combustible nucléaire est nécessaire, de plus, elles n'ont pas d'émissions de CO2 et d'autres substances nocives.
Énergie verte bon marché
Lorsque vous chargez votre smartphone aujourd'hui, 24% de l'électricité dans ce cas provient de centrales thermiques au charbon. Il s'agit d'une production d'énergie lourde et pas particulièrement respectueuse de l'environnement.
«Pour produire un gigawatt d'électricité, une centrale au charbon doit brûler 2,7 millions de tonnes de charbon par an. Et les stations de fusion n'ont besoin que de 250 kilogrammes de combustible nucléaire pour obtenir le même effet. 25 grammes de combustible nucléaire suffisent pour qu'une telle centrale électrique fournisse de l'énergie à un Danois pendant toute sa vie », déclare Søren Bang Korsholm.
Contrairement au charbon, la fusion n'émet pas de CO2 et n'affecte donc pas le climat.
«Le seul déchet de production« directe »d'énergie de fusion nucléaire est l'hélium, et il peut être utilisé dans une grande variété d'applications. Cela représente environ 200 kilogrammes d'hélium pour toute l'année», explique-t-il.
Cependant, l'énergie de fusion pose un petit problème. Ici, vous ne pouvez pas vous passer complètement de radioactivité. «La surface interne du réacteur devient radioactive, mais c'est une forme de radioactivité qui devient sûre après 100 ans», explique le scientifique. Ensuite, ce matériau peut être réutilisé.
Combustible nucléaire presque sans fin
Contrairement au charbon, le combustible d'une centrale électrique à fusion n'a pas besoin d'être extrait de la terre. Il peut être obtenu par des pompes de la mer, car l'énergie de fusion thermonucléaire est obtenue à l'aide d'hydrogène lourd (deutérium), qui est extrait de l'eau de mer.
«La mer fournit du combustible nucléaire qui sera suffisant pour la consommation d'énergie dans le monde pendant des milliards d'années. Par conséquent, nous ne serons pas privés d'énergie si nous apprenons à utiliser l'énergie de la fusion thermonucléaire », explique Søren Bang Korsholm.
En plus du deutérium d'hydrogène lourd, les scientifiques utilisent de l'hydrogène tritium super-lourd dans le réacteur de fusion. Il n'existe pas dans la nature, mais il est fabriqué à partir de lithium, qui est la même substance utilisée dans les batteries.
Dans le réacteur, l'hydrogène lourd et super-lourd fusionne après que la température dans le réacteur ait atteint 200 millions de degrés.
«La température dans le réacteur est incroyablement élevée. A titre de comparaison, la température centrale du Soleil n'est que de 15 millions de degrés. De cette façon, nous créons une température beaucoup plus élevée », dit-il.
Le réacteur nucléaire géant français
Søren Bang Korsholm et nombre de ses collègues de l'Université technique participent à un grand projet international ITER, dans lequel l'UE, les États-Unis, la Chine et de nombreux autres pays collaborent pour construire le plus grand réacteur à fusion du monde dans le sud de la France. Ce sera le premier réacteur du genre à fournir plus d'énergie qu'il n'en consomme.
«ITER, selon le projet, produira 500 mégawatts, tandis que 50 mégawatts seront nécessaires pour le réchauffer. Il consomme un peu plus de 50 mégawatts d'énergie car nous utilisons une partie de l'énergie pour le refroidissement et les aimants, ce qui n'est pas pris en compte dans ce cas, mais cela donne un joli surplus d'énergie dans le réacteur lui-même », explique-t-il.
Selon le scientifique, le réacteur sera bientôt prêt à fonctionner.
«En 2025, le réacteur sera prêt pour le premier test, après quoi nous le moderniserons jusqu'à ce qu'il soit complètement prêt en 2033», déclare Søren Bang Korsholm.
Mettre en valeur l'énergie du futur
Mais il ne faut pas penser qu'après l'achèvement du projet ITER, l'électricité, grâce à laquelle fonctionne notre réfrigérateur, sera l'énergie de la fusion thermonucléaire. Le réacteur ne produira pas d'électricité.
«ITER n'est pas une centrale électrique. Le réacteur n'est pas construit pour produire de l'électricité, mais pour démontrer la possibilité d'utiliser la fusion thermonucléaire comme source d'énergie », dit-il.
Le scientifique espère que le projet aura des partenaires commerciaux qui prêteront attention aux possibilités de l'énergie de fusion thermonucléaire.
«Peut-être que les grandes sociétés énergétiques et pétrolières commenceront à investir dans l'énergie de fusion lorsqu'elles verront son potentiel. Et qui sait, peut-être que de telles centrales apparaîtront dans un proche avenir », déclare Søren Bang Korsholm.
Le prochain arrêt est la lune
Si les scientifiques parviennent à créer des centrales électriques efficaces basées sur la fusion thermonucléaire, alors de nombreuses idées apparaîtront immédiatement sur la manière de les améliorer. L'une des idées suggère déjà d'utiliser un type de carburant différent, qui, cependant, n'est pas tellement sur Terre.
«L'hélium-3, qui est abondant sur la lune, a l'avantage que les produits de fusion du plasma réagissent moins avec les parois du réacteur, de sorte que la paroi devient moins radioactive et peut avoir une durée de vie plus longue», explique Søren Bang Korsholm.
Jusqu'à présent, extraire du carburant sur la Lune et le livrer à la Terre est coûteux. Mais peut-être que l'énergie de la fusion thermonucléaire sera si efficace que ces coûts seront payants.
«S'il y a des idées sur la livraison de carburant de la lune, alors les centrales à fusion peuvent être incroyablement efficaces», conclut le scientifique.
Jeppe Kyhne Knudsen, Jonas Petri, Lasse À partir de