Ces technologies qui changent le monde : le futur de la fusion nucléaire

Les projets prometteurs mettent à profit les propriétés de l’état plasma, sorte de soupe de gaz électrifié, et sa réaction aux forces électromagnétiques.

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Ces technologies qui changent le monde : le futur de la fusion nucléaire

Publié le 3 mai 2020
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Par Constance Mas.

Dans le livre Soonish, le chapitre présentant la fusion n’est pas le plus impressionnant. Non pas que la technologie soit moins intéressante que les autres, ou que les explications soient moins originales et pédagogiques, mais parce que le nombre des projets prometteurs est si réduit et leur coût si élevé qu’on a plus de mal à se projeter que pour une technologie comme la robotisation du domaine du bâtiment.

Si vous cherchez une explication claire et ludique de ce qu’est cette fameuse réaction de fusion nucléaire, espoir d’une nouvelle source d’énergie, je ne peux que vous conseiller de lire celle de Kelly et Zach Weinersmith.

Après avoir énoncé comment les atomes d’hydrogène se différencient par la présence ou non d’un neutron en plus du proton, ils expliquent des notions essentielles en physique, les forces d’attraction et de répulsion, leur importance relative et leur dépendance à la distance, en s’appuyant sur des analogies amusantes, et qu’il faudrait suggérer à tout professeur de physique cherchant à retenir l’attention de lycéens ramollis.

Comment démarrer une réaction

Je vous laisse en prendre connaissance par vous-mêmes. Pour l’instant, retenez que la fusion de deux atomes d’hydrogène, dont l’un au moins possède un neutron, produit énormément d’énergie, qu’elle consomme peu de matière première et que celle-ci est un des éléments chimiques les plus abondants parmi les ressources à nos dispositions.

Le problème, c’est que la réaction ne démarre pas facilement et demande une mise en place coûteuse. Il y a bien la méthode de la bombe à fusion, mais vous conviendrez qu’elle pose quelques problèmes de sécurité. En fait, il n’est pas difficile d’obtenir une réaction contrôlée, le site Fusor vous proposera de faire de la fusion « pour les nuls », à base de quelques milliers d’euros, une partie de votre temps libre, une cage sphérique dans votre sous-sol, et de l’eau lourde commandée sur internet. Mais cette expérience de chimie amusante ne réduira pas votre facture d’électricité, puisqu’elle coûte plus d’énergie qu’elle n’en produit.

Les projets prometteurs mettent à profit les propriétés de l’état plasma, sorte de soupe de gaz électrifié, et sa réaction aux forces électromagnétiques. Le jeu est de confiner ce plasma et de lui fournir l’énergie nécessaire à déclencher la réaction de fusion.

Le Saint Graal des chercheurs dans le domaine, c’est le « breakeven », c’est-à-dire le point de bascule où, dans une installation de fusion, un plasma libère au moins autant d’énergie qu’il en a reçu pour la produire. Le record actuel de puissance obtenue est d’environ 70 % de la puissance apportée.

Le livre présente les projets NIF et magLIF, utilisant tous deux la puissance des lasers, et le projet bien connu ITER, dont l’installation se trouve en France. C’est ce dernier qui est présenté comme le plus prometteur, avec toutefois les défauts d’un grand projet international : lenteur, lourdeur, et budget astronomique (15 milliards d’euros estimés actuellement, contre 5 prévus initialement).

Un obstacle budgétaire

C’est cette question du budget à investir dans la recherche initiale qui est le principal obstacle à cette technologie, qui n’a pas lieu de susciter de réticences ni de sécurité (la réaction s’arrête si le confinement est brisé, les risques sont donc incomparables avec ceux d’une centrale nucléaire classique), ni écologiques (les déchets ne sont pas dangereux).

L’histoire nous dira quand cette énergie « propre », basée sur une ressource abondante (y compris dans l’espace !), pourra atteindre son plein potentiel et remplir ses promesses.

Retrouvez les épisodes précédents de cette série consacrée aux technologies qui changent le monde :

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  • L’article ci-joint mentionne que deux douzaines de firmes privées travaillent acuellement sur la fusion : c’est probablement qu’elles y voient des possibiltés à moyen ou court terme. L’article mentionne aussi que ITER devrait voir la première fusion produisant plus qu’elle ne consomme en 2025, c’est-à-dire demain. https://www.bloomberg.com/news/features/2019-09-28/startups-take-aim-at-nuclear-fusion-energy-s-biggest-challenge

    • Et le nombre de firmes privées qui travaillent sur l’éolien et le solaire ? Des possibilités de subventions, oui….

      • je ne suis pas sûr qu’il existe des subventions sur cette énergie. Mais c’est une piste à creuser.

      • Bonjour. Pouvez-vous apporter des preuves à cela svp ?

        • Lockheed Martin a annoncé en 2018 avoir réussi une fusion nucléaire dans un relativement petit appareil. Les scientifiques ont émis des doutes, mais vu la taille et le sérieux de l’entreprise, premier fournisseur de matériel militaire dans le monde, il est douteux qu’elle ait menti. On verra si cela se concrétise!

  • mouais..on a des centrales nuc.. qui fonctionnent..on a des surrégénérateurs possible et réalisables..
    il aurait peut être fallu aussi les citer dans les bidules du progrès…

  • Le nucléaire (fission) est la seule énergie propre à notre disposition. Elle est sous-exploitée. Les producteurs d’énergie fossile utilisent les énergies intermittentes (pseudo vertes) pour bloquer et détruire le nucléaire. Mais ils utilisent aussi les « promesses » d’un futur meilleur: moteurs à hydrogène et fusion nucléaire servent à embrouiller les décideurs.

    • Tout à fait, la fusion par rapport à la fission
      -Beaucoup plus difficile à maintenir
      -Des couts fixes et de constructions plus élevés pour le réacteur
      -La turbine pour la production d’électricité est toujours la même.
      -Les écolos sont aussi contre.
      Il n’y a essentiellement aucun avantage à la fusion à part la baisse du cout du carburant, qui est déjà dans le cas de la fission négligeable.. Aucune chance que cette technologie ne soit compétitive par rapport à la fission.
      Le point central à retenir est que 90% du cout du nucléaire est à la construction, et la fusion n’améliore rien sur ce point bien au contraire.
      ITER est un beau projet d’étude des plasmas, ce qui est intéressant en soi, mais l’aspect énergétique est survendu par les scientifiques pour avoir des fonds (je les comprends, je fais pareil).

    • Je pense qu’aucune énergie n’est « propre ». Toute production humaine consomme de l’énergie et produit des déchets. La gestion des déchets nucléaires me semble également très complexe.
      Pour autant, je serais partisan d’un marché de l’énergie très libre (les seules règlementations concernerait les bases de la protection environnementale, sanitaire et sécuritaire).

  • Il me semble, bien que n’étant pas physicien nucléaire, loin de là, que la réaction de fusion produit aussi un taux non négligeable de rayonnements ionisant qu’il faut confiner, au même titre que la réaction de fission. Et le produit de ce confinement, ça reste des matériaux radioactifs. Bref, ce n’est pas aussi « propre » que ce qu’on veut croire.
    Cependant les possibilités de rendement sont énormes. Ce qui rend cette technologie totalement incompatible avec l’agenda politique de nos décroissants professionnels…

    • ben pour voir les problèmes divers et variés associés là a production il faut déjà avoir un truc qui marche…

  • Technologie qui change le monde la fusion ?? Pour l’instant c’est encore la technologie actuelle qui façonne le monde et pour quelque temps encore. Entre les pays en cours d’équipement et l’Afrique qui veut s’équiper en centrales pour son développement, l’horizon du nucléaire actuel nous emmène au-delà de 2050 si ce n’est pas 2100 (intégration du nucléaire modulaire par exemple ??).
    Certes on peut rêver mais on sait bien que l’avenir ne sera pas celui que nous imaginons aujourd’hui.

  • On arrivera à la fusion nucléaire en tant que source d’énergie un jour mais on ne sait toujours pas quand. Une fois le processus maitrisé, industriellement exploitable, il faudra construire une première centrale, tester grandeur nature, évaluer et corriger si besoin. Même si on trouvait la solution demain, faudrait encore compter au moins 10 à 15 ans pour un déploiement à grande échelle.
    Le secteur de l’énergie est un des rares où l’état mais aussi les instances européennes et mondiales doivent financer et développer. Certains voudraient couper les fonds publics à ces recherches, ce qui, au vu des sommes astronomiques nécessaires, implique de retarder de plusieurs décennies l’aboutissement de ces recherches.

    • 15 ans, c’est demain et 15 milliards ce n’est pas astronomique.

      Ce qui est astronomique, c’est les sommes que l’état peut jeter par les fenêtres en voulant guider l’économie ou la technologie alors qu’il n’est pas compétent.

  • Une approche différente de la fusion différente par Lawrenceville Plasma Physics, ( LPPFusion) aux US, combustible aneutronique donc pas de déchets radioactifs, l’ énergie est directement convertie en électricité déja des résultats encourageants, on enrage de voir des boites comme ça ramer pour trouver des financements alors qu’ il n’ y a jamais assez de milliards à bazarder dans les éoliennes….

  • « L’obstacle est budgétaire »

    « Le Saint Graal des chercheurs dans le domaine, c’est le « breakeven », »

    Non, le Saint Graal, c’est d’arriver à confiner une fusion de 100 million de degrés C, pas d’y arriver.

    Quant au budget… attendez, combien ont mis les investisseurs sur Tesla, ou Uber ? Pourquoi évite-il la fusion ?
    Parce que les chercheurs sont incapables de proposer la première ébauche d’une centrale fonctionnelle. Alors ces chercheurs se tournent vers l’état et parlent dans un langage approprié.

    PS: J’ai revue le film « Capricorne One ». Sur le principe, c’est pas faux et cela s’applique à beaucoup de domaines.

    • le problème est qu’on ne peut pas dire c’est impossible..

    • rien que pour arriver à la bombe H (fusion non contrôlée), cela a été particulièrement coûteux et complexe, malgré ce qu’avaient fait d’autres pays avant et une volonté politique (du Général) sans faille.

  • Alors la fusion c’est en gros la réaction solaire mais maitrisée.
    16 millions de degrés et hop, E=mc2 devient enfin une réalité.
    Contrairement à la fission pas besoin de squatter le Niger pour avoir de l’uranium.
    Une énergie libre et qui ne coute pas un bras…
    Les écolos sont contre, car ils n’y comprennent rien et restent sur le dogme débile que le kw les moins couteux sont ceux qui ne sont pas produits… On mesure la misère du propos…
    Une expérience est en train de se mener c’est ITER.
    Elle coute un bras et engloutit un peu des crédits de recherche du CNRS, mais c’est toujours mieux que d’étudier; ‘la récurrence mélodique dans la chanson populaire Française’ le sujet existe vraiment… j’aimerais que ce soit une vanne, mais non…

    • « c’est toujours mieux que d’étudier; ‘la récurrence mélodique dans la chanson populaire Française’ le sujet existe vraiment… j’aimerais que ce soit une vanne, mais non… »
      Ou de faire de l’archéologie cinématographique sur les lieux de tournage du film de Demi: « Peau d’âne » en s’extasiant sur la découverte d’un strass de la robe de Catherine Deneuve. Véridique lu dans « les carnets des sciences » publiés par le CNRS. Mes bras m’en sont tombés.

  • A une époque où on balance les centaines de milliards comme si c’était des milliers, le coût d’ITER parait alors bien raisonnable, non?
    Vous m’remettrez bien deux ou trois ITER de plus!

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