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Fusion nucléaire
La fusion nucléaire est la source d’énergie du soleil et des étoiles. Si l’humanité réussit à l’utiliser sur la Terre, elle disposera d’une source d’énergie pratiquement inépuisable, qui n’impacte quasiment pas l’environnement et ne produit aucun gaz à effet de serre. La fusion nucléaire a le potentiel pour devenir une technologie clé du développement durable de l’humanité. Toutefois, il y a encore beaucoup de chemin à faire.
Fusion des noyaux atomiques dans le respect de l'environnement
Les centrales nucléaires traditionnelles et les surrégénérateurs désintègrent des noyaux atomiques très lourds afin de produire de l’énergie. La fusion nucléaire est une tout autre technologie consistant à amalgamer («fusionner») par fusion des noyaux atomiques très légers pour obtenir des noyaux atomiques plus lourds, ce qui dégage encore davantage d’énergie. Ce processus est la source d’énergie de notre soleil et des étoiles, dans lesquels l’hydrogène – l’élément le plus léger de l’univers – est fondu dans l’hélium, un gaz rare. Au cours de cette fusion nucléaire, il se dégage d’un seul gramme d’hydrogène à peu près la même quantité d’énergie que celle produite par la combustion de huit tonnes de pétrole ou de onze tonnes de charbon.
Avant de pouvoir construire des centrales à fusion nucléaire, les scientifiques et les ingénieurs doivent encore maîtriser de gigantesques défis techniques. La prochaine étape vers cet objectif sera la construction dans les années qui viennent du réacteur thermonucléaire expérimental international ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor) à Cadarache, dans le sud de la France. Le projet ITER, auquel participent des scientifiques du monde entier, doit montrer la faisabilité scientifique et technique de la fusion pour la production d’énergie. «ITER» est aussi un mot latin signifiant «le chemin».
Un avantage essentiel de la fusion nucléaire est que le lithium (l’élément primitif du tritium), une matière première nécessaire au fonctionnement d’une centrale à fusion, est présent sur la Terre en quantité presque illimitée. De plus, le processus de fusion ne produit aucun déchet de combustion radioactif: l’hélium, produit de fusion, n’est ni radioactif, ni non plus nuisible pour la santé. Pendant l’exploitation d’une centrale à fusion, seules les installations techniques situées à l’intérieur du réacteur deviennent radioactives. Cependant, leur radioactivité se dissipe en quelques centaines d’années. Des dépôts en couches géologiques profondes ne seraient pas nécessaires.
La réaction de fusion se produit à des températures extrêmement élevées
Déclencher la réaction de fusion dans une centrale sur la Terre impose de grands défis aux scientifiques et aux ingénieurs. Car la réaction de fusion ne s’amorce qu’à des températures extrêmement élevées, dépassant les cent millions de degrés. Il n’existe cependant pas de matériau permettant de construire un caisson de réacteur résistant à de telles températures. Le combustible nucléaire doit donc flotter librement dans un champ magnétique à l’intérieur du réacteur, sans pouvoir entrer en contact avec les parois du caisson.
Collaboration mondiale
Le potentiel énergétique considérable de la fusion nucléaire est le moteur de la recherche mondiale dans ce domaine. Au cours des dernières décennies, d’importants progrès ont été faits. A la fin des années 1990, les scientifiques de l’installation expérimentale JET, en Grande-Bretagne, ont montré que la fusion nucléaire était en principe possible sur la Terre.
Ce succès a conduit de nombreux pays à se regrouper pour fonder l’organisation ITER en 2006. L’objectif d’ITER est de construire un grand réacteur expérimental dans le sud de la France. La Communauté européenne de l’énergie atomique Euratom (et donc également la Suisse), la Chine, l’Inde, le Japon, la Russie, la Corée du Sud et les Etats-Unis participent à ce projet.
Avec le réacteur expérimental ITER, les pays participants veulent démontrer la faisabilité technique de la production d’énergie à partir de la fusion nucléaire. Pour la première fois, un réacteur à fusion nucléaire doit fournir davantage d’énergie qu’il n’en a besoin pour fonctionner. De plus, les scientifiques désirent identifier les obstacles pratiques s’opposant encore à l’utilisation commerciale de la fusion nucléaire. Vous trouverez davantage d’informations sur le projet ITER dans la colonne en marge à droite.
En plus du projet ITER, d’autres types de construction de réacteur de fusion font l’objet de recherches. Ainsi, actuellement, une installation de type stellarator est en construction à Greifswald (Allemagne). Pour en savoir plus sur le Wendelstein 7-X, , cliquez ici.
La Suisse participe
Depuis 1979, la Suisse participe à la recherche sur la fusion et au projet ITER dans le cadre du traité Euratom. Pour la recherche sur la fusion, la Confédération dépense chaque année de 20 à 25 millions de francs. C’est un peu plus que pour la recherche dans le domaine de la fission nucléaire, mais nettement moins que pour les énergies renouvelables et l’efficience énergétique.
En Suisse, les principaux acteurs de la recherche sur la fusion sont le «Centre de Recherches en Physique des Plasmas» de l’EPF de Lausanne et les groupes de recherche qui y sont rattachés à l’Institut Paul Scherrer (PSI). De son côté, l’industrie helvétique profite d’adjudications et de transferts de technologie.