Fission vs Fusion
De quoi peut-il bien s'agir ? Le dernier match de boxe organisé par l'amical des physiciens du CNRS ? Non, il s'agit de 2 méthodes destinées à complémenter nos connaissances sur les mecanismes dont dispose l'Univers pour produire son énergie et construire les briques élémentaires de ses créations. L'une de ses méthodes, nous la connaissons déjà tous car elle représente presque 90% de notre production d'éléctricité, c'est la "fission". L'autre aussi nous est connue mais nous sommes incapables, pour l'instant, de la maitriser et elle se nomme "fusion". Le fusion est, par exemple, le procédé qui a lieu en permanence au coeur du soleil et qui lui permet de libérer, pour notre bonheur, de fantastiques quantités de chaleur et de rayonnement, ceux là même qui nous bronzent sur les plages ou les pistes de ski.
Comment, pourquoi et surtout "Est-ce indispensable ?" sont autant de questions auxquels les partisans d'ITER, le projet de "Réacteur Expérimental Thermonucléaire International", doivent répondre pour convaincre de financer les sommes astronomiques de ce domaine de recherche fondamentale.
Ce qui existe déjà :
La fission est un procédé simple : On bombarde des noyaux atomes avec quelques neutrons, pour que ceux-ci cassent les noyaux qui vont alors se recombiner différement, avec au passage un dégagement de chaleur important et l'éjection de 2 autres neutrons par fission. Et c'est ce qui se produit au coeur d'une centrale nucléaire pour produire l'énergie de nos chers petits ordinateurs. Le combustible utilisé, dans ce cas, est de l'uranium 235 dont le noyau (92 protons et 143 neutrons), sous l'impulsion d'un neutron lancé à pleine vitesse sur lui, éclate et se "transforme" en 2 composé moins lourd, le xénon 140 (54 protons et 86 neutrons) et le strontium 94 (38 protons et 56 neutrons). Au cours de la réaction, 2 neutrons sont libérés et servent à recasser d'autres noyaux et ainsi, entretenir la réaction en chaine (qui doit quand même être controlé sous peine de provoquer l'explosion du combustible, comme dans le cas d'un bombe Atomique). La chaleur dégagée sert, elle, à faire bouillir de l'eau, la vapeur induite alimentant des turbines. Et oui...on a pas trouvé mieux que de faire chauffer de l'eau pour produire ce dont on a besoin.
Outre le fait de défigurer nos chers paysages avec ses centrales et leur colonne de fumée blanche/grise, l'utilisation de ce procédé pose le problème des déchets (divers éléments radioactifs, résidus de la fission ou des processus de préparation) qu'il faut stocker, et des réserves limitées d'uranium sur notre planète (qui augmente encore le prix de l'opération).
Ce que ITER et la fusion propose :
La recherche sur la fusion est orientée vers ces idées de sources d'énergie propres, renouvelables et moins dangereuses. Mais les obstacles sont tout de même de taille. Basiquement, la fusion consiste à rapprocher assez, et sous les bonnes conditions, des éléments chimiques légers pour les faire s'accoupler en un autre plus lourd. cette opération dégage une gigantesque énergie.
Tout d'abord, il faut savoir que les noyaux des atomes sont chargés positivement et donc se repoussent comme deux pôles nord de deux aimants. Pour contourner cette barrière, la seule solution consiste à chauffer l'environnement pour provoquer la fusion. Mais vraiment chauffer, pas juste poser le mélange sur la cuisinière, le température a atteindre étant de plusieurs dizaines de millions de dégrés !!! Concrétement (si l'on parler de "concret" dans ce genre d'explication) on fait fusionner un noyau de deutérium avec un noyau de tritium, tous deux des isotopes de l'hydrogène avec respectivement des noyaux d'1 proton et 1 neutron pour le premier et 1 proton et 2 neutrons pour le second, pour obtenir finalement la libération d'un neutron et d'un très grande quantité d'énergie, bien plus grande que celle dégagée par la fusion. L'élément résultant, de l'hélium (2 protons et 2 neutrons), peut être utilisé ailleurs et surtout n'est pas radiocatifs comme dans le cas des résidus de la fission.
ITER a été lancé dans l'optique d'arriver à reproduire ce qu'il se passe dans le coeur des étoiles et fournir, à terme, le monde en éléctricité "propre". Mais voilà, les températures à atteindre pour ces expériences ne peuvent être maintenues suffisament longtemps pour l'instant. L'objectif du projet ITER est d'y arriver durant environ 400 secondes, ce qui peut paraître très peu mais serait déjà un formidable exploit technologique tellement les contraintes sont nombreuses (nouvelle technique de confinement, alimentation éléctrique de départ assez énorme, ...) Ce réacteur va être construit dans le Sud de la France mais il pose un grand nombre de questions, dont la principale : "Est-ce que cela va marcher ?" ne trouvera pas de solution avant la fin de la construction et le début de l'exploitation.
Et donc :
Les arguments en défaveur d'ITER ont de quoi faire sauter au plafond : un investissement total de plus de 10 milliard d'euros sur 30 ans, une incertitude quant à l'obtention finale d'éléctricité civile, une possible utilisation de ces travaux pour relancer la course à l'armement, les risques d'accident due à la méconnaissance de certains processus de la fusion et surtout le temps que tout cela va prendre avant de donner des résultats probants. Beaucoup avance l'argument selon lequel l'argent dépensé pour cet hypothétique projet devrait plutot l'être dans le domaine des énergies renouvelables, dont on a besoin "maintenant", comparé au résultats d'ITER qui ne seront pas visibles avant "une centaine d'années" peut-être. Il faut savoir que 2 prix Nobel de physique, dont un francais, sont assez sceptiques sur la faisabilité du projet ou ses résultats possibles.
D'un autre coté, çe serait une formidable avancée pour la science et l'humanité. Si le rendement énergétique (rapport entre la quantité d'énergie apportée au départ et celle obtenue à la fin) et le rendement économique de cette solution s'avèrent intéressants, il pourrait s'agir d'une alternative de plus à l'utilisation des combustibles fossiles qui, un jour, disparairont de notre planète. Car l'un des avantages de la fusion, c'est justement qu'elle utilise de l'hydrogène, que l'on peut trouver facilement (même si d'autres composés, comme le tritium, ne sont pas aussi répandu mais très dangereux quand même) et non plus le "mortel" uranium au prix prohibitif.
Mais alors, finalement, à quoi cela va t-il servir ? Tout d'abord, comme toute recherche du domaine fondamental, les effets directement applicables à notre société peuvent prendre longtemps à émerger (rappelez-vous le micro-onde, le téflon et toutes ces nouveautés découlant de la conquête spatiale des années 60-70).On peut aussi optimiser l'existant et découvrir une partie du voile sur l'inconnu actuel, lors de la mise au point des techniques qui vont être utilisées par ce réacteur de nouvelle génération. Tout les domaines peuvent en bénéficier, de l'informatique à la siences des matérieux en passant par les relations internationales entre les pays membres du projet. Si pour une raison ou une autre, la piste des énergies durables (solaire, éolienne, biomasse par exemple) était abandonnée dans quelques décennies, ce dont je doute, la fusion pourrait devenir une solution intéressante à opposer aux derniers restes de pétrole et de charbon de notre vieille planète.
Personnellement, le défi scientifique m'intéresse beaucoup; pensez donc, créer une étoile sur Terre !!! Mais au delà de la découverte, les aspects économiques me laissent songeur; on ne peut certes pas se dire que finalement, on investit que la moitié des sommes en jeux pour obtenir la moitié des résultats car ça ne marche évidement pas comme çà; mais on pourrait faire beaucoup de petites avancées dans de nombreux autres domaines avec tout cet argent (dans un monde où l'on pourrait déplacer l'argent comme ça, en claquant des doigts). Il y aura toujours des problèmes de déchets à traiter ou, chose pire, à stocker pendant des centaines d'années. Il reste tout de même des zones d'ombres pour la production à l'échelle industrielle de ce type de réacteur : créer de grandes quantités de tritium (cher à produire ou rare à extraire) et inventer les matériaux du nouveau type de confinement. J'aimerais bien que le projet aille au bout, rien que pour avoir le choix d'une nouvelle technologie et aussi, par anticipation, car cela pourrait ouvrir le voie à de nouvelles recherches pour des moyens de propulsion durable et économique pour un redémarrage de la conquête spatiale. On peut rêver des étoiles, non ? :)
Pour en savoir plus :
www.iter.org/
http://www.industrie.gouv.fr/energie/nucleair/iter-sommaire.htm
http://reacteur.iter.free.fr/
Slak
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