Mini réacteur à fusion nucléaire : le projet de Lockheed Martin est-il sérieux ?

Lockheed Martin a lâché une bombe mercredi. L'entreprise américaine de défense travaille sur un concept de réacteur de fusion nucléaire compact qui serait dix fois plus efficace que les modèles actuels. Ce type de réacteur pourrait tenir dans un semi-remorque et générerait suffisamment d’énergie pour éclairer l’équivalent de 80 000 foyers, pour seulement 20 kilogrammes de combustible par an. Une annonce qui laisse cependant sceptique la communauté scientifique.

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Mini réacteur à fusion nucléaire : le projet de Lockheed Martin est-il sérieux ?
Lockheed Martin développe un réacteur de fusion nucléaire compact

Un réacteur de la taille d’un gros camion pour alimenter une ville de 80 000 habitants, voilà ce que la première entreprise mondiale de défense et de sécurité Lockheed Martin a affirmé mercredi pouvoir réaliser dans moins de dix ans, dont un premier prototype dans moins de cinq ans ! Doté du réacteur à fusion nucléaire compact (CFR) de Lockheed Martin, un avion n'aurait plus besoin de se ravitailler et un vaisseau spatial pourrait faire le voyage vers Mars en un mois au lieu de six. Autant dire que toute notre façon de gérer l’énergie serait radicalement transformée ! Grâce à cette technologie, 25 kilogrammes seulement de combustible suffiraient à alimenter une unité de 100 MW pendant un an.

Bien d’autres projets de fusion nucléaire existent, à l’instar d’ITER en France , le plus important de tous. La vraie prouesse de Lockheed Martin tient dans le fait, s’il est avéré, de pouvoir réaliser cette réaction dans des réacteurs de 2 m de long et de haut pour 3 m de large, pour des unités transportables de 7 x13 m, qui pourraient tenir dans un semi-remorque. Pour comparaison, le bâtiment qui abritera le tokamak d’ITER en fera 80 m de large, 80 de haut, et 120 de long. En outre, Lockheed Martin affirme que pour la même taille, son réacteur pourrait générer dix fois plus d’énergie qu’ITER. Thomas McGuire, responsable de la fusion compacte pour les programmes dits de «technologie révolutionnaire» du célèbre département de recherche Skunk Works du groupe, a donné davantage de détails sur le réacteur dans une interview au magazine américain Aviation week.

Le défi : confiner le plasma pour que se produise la réaction de fusion

Pour être en mesure de pouvoir fournir autant d’énergie à partir d’un dispositif aussi compact, Lockheed Martin s’appuie sur la production d’énergie à partir de la fusion nucléaire. Tout comme dans le projet ITER, l’énergie que produirait un tel réacteur résulte de la réaction entre deux isotopes de l’hydrogène (H), le deutérium(D) et le tritium(T). En fusionnant, les noyaux du deutérium et du tritium donnent naissance à un noyau d'hélium, un neutron et de l’énergie. Le neutron transporte une grande partie de l’énergie libérée par la fusion, qu’il va transmettre aux murs du réacteur sous forme de chaleur, récupérée ensuite pour produire de l’électricité.

Le hic, c’est que la réaction de fusion D-T exige des températures de 100 millions de degrés ! Et c’est bien pour cela que le projet ITER est aussi faramineux. Pour que le plasma ne fasse pas tout fondre autour de lui et reste suffisamment compressé pour permettre la réaction de fusion, tout en produisant une énergie nécessaire pour les besoins auxquels il est destiné, la chambre du Tokamak d’ITER fait presque 830 m3, autour duquel d’importants équipements pour générer le champ magnétique de confinement sont encore nécessaires. C’est donc une véritable prouesse technique si Lockheed Martin arrive à densifier ces équipements à une échelle de dix. « Notre projet de réacteur compact à fusion nucléaire combine plusieurs approches de confinement magnétique alternatives, prenant le meilleur de chacune, et propose 90 % de réduction de la taille des précédents prototypes », a expliqué Tom McGuire.

Lockheed Martin

Les raisons de douter

Comme l’explique Steven Cowley, directeur du Centre Culham pour l’énergie de fusion à Abingdon dans un article du magazine Science, on ne peut rien conclure des communications qui sont données par Lockheed Martin. « Si ce n’était Lockheed Martin, vous diriez qu’il s’agit probablement d’un tas de bêtises ». Dans la pratique, si le concept de Lockheed permet véritablement une efficacité 10 fois plus élevée, cela sous-entend un volume de plasma (gaz ionisé) plus important, chauffé à plus de 100 millions de degrés, et donc des champs magnétiques encore plus puissants que dans ITER pour que le mélange reste en lévitation dans la chambre sans toucher les bords, soit des équipements très volumineux pour générer un tel champ magnétique. A l’instar de Steven Cowley, nombreux sont les scientifiques à douter du discours de Lockheed Martin qui, s’il est très enthousiaste, donne assez peu de détails. Qui plus est, si Lockheed Martin excelle dans la conception d’avions furtifs, la fusion nucléaire ne fait quant à elle pas partie des domaines d’excellence du groupe.

Dans une vidéo, Thomas McGuire présente le projet de réacteur nuclaire compact, baptisé T4 :

Quelques rappels sur la fusion nucléaire :
En fusionnant, les noyaux du deutérium et du tritium donnent naissance à un noyau d'hélium. La masse de l'atome d'hélium ainsi obtenu ne correspond pas exactement, toutefois, à la somme des masses des deux atomes de départ. Un peu de la masse a disparu et une grande quantité d'énergie est apparue.Ce phénomène est exprimé par la célèbre formule d'Einstein E=mc² : l'infime perte de masse (m) multipliée par le carré de la vitesse de la lumière (c²) produit un nombre très élevé (E) qui correspond à la quantité d'énergie créée par la réaction de fusion.
Pour que cette fusion de réaction soit possible, il est nécessaire de chauffer les gaz de deutérium et de tritium à 150 millions de degrés. C’est à cette température que les électrons sont séparés des noyaux de deutérium et de tritium, qui se transforment alors en plasma, un gaz chaud électriquement chargé. Pour que la fusion D-T soit alors possible, le plasma chaud doit rester confiné et compressé par un champ magnétique très puissant, et ce d’autant plus que le plasma ne peut être en contact avec les parois qui ne résisteraient pas à la chaleur. La fusion produit alors un noyau d’hélium, un neutron et de l’énergie. Porteur d’une charge électrique, le noyau d’hélium est soumis au champ magnétique et reste confiné dans le plasma, mais le neutron, n’étant pas chargé, traverse le champ magnétique avec près de 80% de l’énergie produite, et est absorbé par une paroi à laquelle il transfère son énergie, elle-même ensuite récupérée pour produire industriellement de l’électricité.

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