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L'objectif du projet ITER est de démontrer la possibilité scientifique et technologique de la production d'énergie par la fusion des atomes.
La fusion contrôlée représente un défi scientifique et technologique majeur qui pourrait répondre au problème crucial de disposer, à plus ou moins long terme, de nouvelles ressources énergétiques. A côté de l'énergie de fission, l'énergie de fusion représente l'espoir d'avoir une source d'énergie propre et abondante au cours du XXIe siècle. A l'heure où la raréfaction des énergies fossiles est prévue d'ici 50 ans, il est d'une importance vitale d'explorer le potentiel de toutes les autres sources d'énergie.
Avec 300 litres d'eau de mer, on pourrait fournir 1 gramme de deutérium*. C'est-à-dire que l'eau des océans permettrait, à elle seule, de subvenir aux besoins mondiaux de l'humanité pendant, environ, un milliard d'années.
*L'un des noyaux utilisés dans la réaction de fusion (voir schéma ci-dessous)
Qu'est-ce que la fusion ?
La fusion est la source d'énergie du soleil et des autres étoiles. Une étoile commence à briller quand la matière en son coeur atteint, sous l'effet des forces de gravitation, des densités et des températures suffisantes pour déclencher des réactions thermonucléaires libérant de l'énergie. La tendance du plasma à se disperser, donc à se refroidir, est contrebalancée par la force gravitationnelle.
Sur terre, le confinement gravitationnel est impossible. Deux voies sont étudiées pour reproduire ces réactions:
- porter à très haute pression et à haute température un petit volume de matière pendant un temps extrêmement court. On cherche ainsi à obtenir le plus grand nombre possible de réactions de fusion avant que le plasma ne se disperse. On parle alors de confinement inertiel.
- piéger et maintenir à très haute température un plasma. Ce plasma est confiné dans une boîte immatérielle de forme torique créée par des champs magnétiques. On parle alors de confinement magnétique.
Les réactions de fusion
Pour obtenir une réaction de fusion, il faut rapprocher suffisamment deux noyaux qui, puisqu'ils sont tous deux chargés positivement, se repoussent. Une certaine énergie est donc indispensable pour franchir cette barrière et arriver dans la zone, très proche du noyau, où se manifestent les forces nucléaires capables de l'emporter sur la répulsion électrostatique.
Différentes réactions de fusion
La réaction de fusion la plus accessible est la réaction impliquant le deutérium et le tritium (isotopes de l'hydrogène). C'est sur cette réaction que se concentrent les recherches concernant la fusion contrôlée.
ITER pour démontrer la faisabilité scientifique et technique de l'énergie produite par la fusion des atomes
ITER vise à démontrer la faisabilité scientifique et technique de l'énergie de fusion*. C'est-à-dire qu'au sein d'un réacteur de type tokamak, un mélange de deutérium et de tritium (isotopes de l'hydrogène) peut être porté à une température de l'ordre de 200 millions de degrés, suffisante pour que la réaction de fusion s'auto-entretienne et qu'elle soit contrôlée**.
On peut raisonnablement estimer que les premiers kW électriques produits par un prototype de réacteur à fusion thermonucléaire puissent voir le jour à l'horizon 2050.
* Non seulement au niveau de la physique mais aussi au niveau de la majeure partie des grands composants d'un réacteur (bobines magnétiques supraconductrices de grande taille par exemple).
**Le JET (Joint European Torus), tokamak européen le plus performant du monde installé en Angleterre à Culham a atteint en 1997 les 16 MW pendant une demi-seconde environ.
Et ensuite ?
L'étape suivante consistera à construire un réacteur industriel générant de l'électricité. Ainsi se réalisera, à plus long terme, l'un des rêves des physiciens : la domestication sur Terre de l'énergie telle qu'elle est produite au sein des étoiles comme le soleil.
Comment ça marche ?
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Le mélange combustible deutérium-tritium est injecté (1) dans une chambre où, grâce à un système de confinement, il passe à l'état de plasma et brûle (2). Ce faisant, le réacteur produit des cendres (les atomes d'hélium) et de l'énergie sous forme de particules rapides ou de rayonnement (3). L'énergie produite sous forme de particules et de rayonnement s'absorbe dans un composant particulier, la "première paroi", qui, comme son nom l'indique, est le premier élément matériel rencontré au-delà du plasma. L'énergie qui apparaît sous forme d'énergie cinétique des neutrons est, quant à elle, convertie en chaleur dans la couverture tritigène (4), élément au-delà de la première paroi, mais néanmoins à l'intérieur de la chambre à vide. La chambre à vide est le composant qui clôt l'espace où a lieu la réaction de fusion.
Première paroi, couverture et chambre à vide sont bien évidemment refroidies par un système d'extraction de la chaleur. La chaleur est utilisée pour produire de la vapeur et alimenter un ensemble classique turbine et alternateur producteur d'électricité . |
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Pourquoi Iter ?