Abonnez-vous Identifiez-vous

Identifiez-vous

Vos codes d'accès sont erronés, Veuillez les saisir à nouveau. Mot de passe oublié ?

L'Usine de l'Energie

Pour plus d’efficacité, les cuisiniers de la fusion nucléaire améliorent leur recette

Xavier Boivinet , ,

Publié le

En ajoutant de l'Hélium-3 au mélange de base composé de deux formes d'hydrogène, les scientifiques améliorent l'efficacité du chauffage du combustible nécessaire à la fusion nucléaire.

Pour plus d’efficacité, les cuisiniers de la fusion nucléaire améliorent leur recette
L'expérience de fusion nucléaire a été en partie menée dans le tokamak Alcator C-Mod (Cambridge, Etats-Unis).
© Robert Mumgaard

Le record date de 1997 : 16 MW produits pour 24 MW consommés. Jusqu’à maintenant et dans les réacteurs existants, une fusion nucléaire consomme plus d’énergie qu’elle n’en libère. Pour en améliorer l’efficacité, des chercheurs ont ajouté un ingrédient au mélange de combustibles : une pincée d’Hélium-3. En très faible quantité, il permet d’apporter plus facilement l’énergie nécessaire pour chauffer le mélange et fusionner les noyaux d’hydrogène.

Fusion d'hydrogène et de deutérium

La réaction de fusion nucléaire a lieu dans un réacteur en forme d’anneau : le tokamak. Comme le Joint European Torus (JET) de Culham au Royaume-Uni, ou encore l’Alcator C-Mod de Cambridge, aux Etats-Unis. Deux réacteurs utilisés pour valider expérimentalement les résultats de l’étude publiée le 19 juin dernier dans la revue Nature Physics et emmenée par une équipe de chercheurs des laboratoires de physique des plasmas (LLP/ERM-KMS) de Bruxelles et du Massachusetts Institute of Technology (MIT).

Dans leur expérience, les chercheurs ont mélangé dans le réacteur deux formes différentes d’hydrogène. Environ 75% du mélange étaient composé de sa forme la plus courante dont le noyau n’a qu’un unique proton. Les 25% restants étaient du deutérium : une forme d’hydrogène constituée d’un proton et un neutron.

Plus de 100 millions de degrés Celsius

Mais fusionner des noyaux est extrêmement énergivore au démarrage car le mélange doit être ionisé et chauffé à des températures extrêmes pendant une durée suffisante : plus de 100 millions de degrés Celsius. Pour cela, il est excité par un champ électromagnétique intense. Certains électrons qui gravitent autour des atomes sont arrachés. Amputés d’une partie de leurs électrons, les atomes deviennent des ions. Le mélange de gaz est dit “ionisé”. C’est un plasma.

L'Hélium-3 a été ajouté au mélange dans des quantités très faibles : moins de 0.5%. Visés par les ondes électromagnétiques, ceux-ci sont accélérés et atteignent des hauts niveaux d’énergie. Ils chauffent alors le plasma dans lequel ils baignent.

Bonne nouvelle pour ITER

En cours de construction dans le Sud de la France, le plus gros tokamak du monde pourrait tirer bénéfice de ces travaux. L'objectif du projet ITER est de constuire un réacteur capable de fournir dix fois plus d'énergie qu'il n'en consomme. Les conditions seront toutefois différentes. Le plasma sera composé d'autant de deutérium que de tritium, un autre isotope de l'hydrogène doté de deux neutrons. Pour chauffer un tel mélange, ITER pourrait utiliser des impuretés de béryllium présentes dans le réacteur à la place de l'Hélium-3.

Réagir à cet article

1 commentaire

Nom profil

01/09/2017 - 11h27 -

La fusion nucléaire demeure un mythe utopique dont tous les paramètres sont loin d'être maîtrisés, comme le refroidissement par le sodium liquide en confinement absolu qui ne peut être garanti à long terme, avec une explosion possible d'une ampleur infinie au simple contact de l'air en cas de fuite. Quant au problème de l'élimination des déchets atomiques, même en quantité restreinte dans cette filière, le problème demeure entier. Les ressources en énergie, même hors énergie fossiles, sont infinies et se situent ailleurs. Tesla l'avait déjà démontré il y a plus d'un siècle.
Répondre au commentaire
Nom profil

04/09/2017 - 23h11 -

Le mythe utopique me semble être celui de l'énergie exploitée à l'infini. Mythe lié à celui de la croissance sans limite dans un monde fini. L'énergie est une grandeur physique qui quantifie le changement d'état d'un système. L'énergie "propre" est donc une utopie (puisqu'elle sert précisément à changer le monde qui nous entoure). Certaines exploitation nous semblent peut-être temporairement avoir moins d'impacts "non-souhaités" que d'autres. Et ce, jusqu'a ce que la nature nous rende la politesse... MAIS, pour réduire sérieusesemnt notre impact sur l'environnement, la seule voie raisonnable est la SOBRIETE.
Répondre au commentaire
Nom profil

04/09/2017 - 23h39 -

Quand à la fusion, elle anime le soleil depuis quelques temps déjà... et rend la vie possible sur terre. Bien entendu, les quelques 173 petawatts de rayonnements solaires -SANS CO2- qui président à notre destin, peuvent sembler relativement infinis vis à vis des 0,007% que représentent l'énergie "commerciale" que l'homme à réussit à capter. Energie "fossile d'origine solaire" pour l'essentiel, dont l'impact n'est pourtant pas neutre sur nos écosystèmes ! Certes, vous avez raison, la maîtrise est une vrai question. Mais lorsqu'il s'agit d'un consortium pré-industriel international qui réunit les plus grande puissances mondiales dans le cas d'ITER par exemple, il me semble que le cadre du laboratoire des apprentis chimiste à été dépassé. Capitaliser sur la crainte irrationnelle d'une particule alpha (qu'une simple feuille de papier arrête pourtant), pour affirmer un parti pris politique de manière péremptoire me semble un procédé contestable, sourcer et démontrer me semble préférable.
Répondre au commentaire
Nom profil

05/09/2017 - 14h45 -

Bien que toujours un peu utopique et que les paramètres restent à maîtriser, la fusion semble très prometteuse. Si la critique est entendable, les approximations (euphémisme) le sont beaucoup moins. En cas de fuite dans le tore, une supposée explosion due à un emballement est sauf erreur de ma part quasiment impossible du fait de l'énorme quantité d'énergie à fournir pour maintenir la réaction; elle s'arrêterait spontanément. En cas de fuite sur la partie amont du circuit de dihydrogène c'est un risque très largement maîtrisé car connu de longue date dans l'industrie par ailleurs. Je ne me prononcerai pas sur l'explosivité des isotopes de l'hydrogène car je n'ai rien trouvé sur le sujet. D'autre part, le refroidissement par sodium liquide ne s'applique pas à ma connaissance pour la fusion, mais sur les réacteurs de fission à neutrons rapides. Enfin, les éléments "atomiques" (sic.) impliqués sont les atomes de tritium à demi-vie courte (12 ans) et faible radioactivité... bref...
Répondre au commentaire
Nom profil

29/09/2017 - 17h10 -

Merci David, Yves et consorts. Quelle vision étriquée de la situation ! cela fait peur ! La consommation est l'unité de base de mesure de l'avancement d'une civilisation. Plus elle consomme et plus elle est avancée. L'énergie libérée par une fusion d'atomes et à ce jour un des relais les plus prometteurs pour notre civilisation, l'étape suivante étant à ma connaissance la matière noire qui quand elle est mis en face de matière que nous connaissons libère également une quantité importante d'énergie. En attendant, l'humanité maîtrisera la fusion d'ici quelques année. Comme vous le précisez, nous ne créons pas d'énergie, encore moins propre. Nous captons l'énergie générée par un système changeant d'état. Un jour, nous serons même en mesure de capter directement l'énergie générée par une étoile. D'ici là, nous aurons surement avancé sur l'énergie dégagée par la matière noire et s'en suivra une nouvelle phase de croissance. L'évolution d'une civilisation ne tient qu'à cela.
Répondre au commentaire
Lire la suite

Les entreprises qui font l'actu

Créez votre compte L’Usine Connect

Fermer
L'Usine Connect

Votre entreprise dispose d’un contrat
L’Usine Connect qui vous permet d’accéder librement à tous les contenus de L’Usine Nouvelle depuis ce poste et depuis l’extérieur.

Pour activer votre abonnement vous devez créer un compte

Créer votre Compte
Suivez-nous Suivre Usine Nouvelle sur Facebook Suivre Usine Nouvelle sur Twitter RSS Usine Nouvelle

Les cookies assurent le bon fonctionnnement de nos sites et services.
En utilisant ces derniers, vous acceptez l’utilisation des cookies.

En savoir plus