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La réaction de fusion : on rapproche deux noyaux (positifs) qui se repoussent. Une énergie initiale est donc nécessaire pour franchir la barrière des forces nucléaires capables de l'emporter sur la répulsion électrostatique.
Rappelons de façon simple le principe de la fusion thermonucléaire, dont on maîtrise bien les aspects théoriques. Prenez deux éléments légers, comme deux atomes d'hydrogène (H). Faites en sorte, en les rapprochant suffisamment (ce qui demande de consommer une certaine énergie), qu'ils entrent en collision. Ils forment alors un atome d'hélium (He, qui suit immédiatement H dans le tableau périodiquetableau périodique). Au passage, la réaction de fusion des deux atomes libère une quantité extraordinaire d'énergie, très supérieure à celle dégagée par l'autre réaction nucléaireréaction nucléaire de fissionfission bien connue. Plus précisément, la réaction la plus accessible et reproductible, sur laquelle se concentrent les recherches concernant la fusion contrôléefusion contrôlée est celle impliquant deux isotopesisotopes de l'hydrogène : le deutérium et le tritiumtritium.
Ci-dessus, la réaction de fusion la plus accessible et reproductible, qui met en jeu deux isotopes de l'hydrogène :
le deutérium et le tritium.
La puissance produite au cours de cette explosion, sorte de moteur qui fait fonctionner le soleilsoleil et les étoilesétoiles, est en revanche plus difficilement contrôlable. Depuis des décennies, ingénieurs et chercheurs essaient de construire un réacteur thermonucléaire stable et exploitable à grande échelle (ITERITER en sera le laboratoire en grandeur réelle), mais ne parviennent pas à contrôler de manière optimale la réaction, de façon d'une part à produire plus d'énergie qu'il n'en faut pour déclencher le processus de fusion, et d'autre part à confiner l'énergie calorifique dégagée et risquant... de faire fondre purement et simplement les installations.
Fuites dans le champ magnétique
La solution jusqu'ici préférée des chercheurs : placer le plasma d'hydrogène en fusion (le gazgaz ionisé très chaud peut monter à plusieurs millions voire 100 millions de degrés Celsiusdegrés Celsius) en suspension dans un champ magnétiquechamp magnétique. Double mission pour ce champ : maintenir le plasma éloigné des mursmurs d'enceinte du réacteur, et le confiner dans une petite zone afin d'optimiser les processus de collisions.
Mais les pressionspressions exercées sont telles que le risque d'une « explosion » du plasma peut engendrer des dégradations du réacteur. Le Tokamak américain DIII-D de General Atomics à San Diego en Californie appelé National Fusion Facility, a été le siège de nouvelles expériences intéressantes. L'équipe du physicienphysicien Todd Evans a eu l'idée en quelque sorte de laisser s'échapper un peu de plasma chaud selon de légères variations provoquées de façon aléatoire dans le champ magnétique par un aimantaimant distinct (1). Ces perturbations, conférant au champ magnétique un comportement localement chaotique, constituent une véritable soupape de sécuritésoupape de sécurité...
Le processus en lui-même reste un mystère, et les chercheurs de Cadarache s'interrogent sur la faisabilité d'une telle technique au sein d'ITER. Mais « c'est vraiment un beau concept » a conclu Todd Evans.
(1) : Evans T. E., et al. Nature Physics, DOI: 10:1038/nphys312 (2006).
par Dominique Selse, Tech&Co
le 25 mai 2006
