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Accueil du site > Actualités > Technologies > La fusion thermonucléaire : l’énergie de l’avenir (...)

La fusion thermonucléaire : l’énergie de l’avenir ?

La consommation d'énergie pourrait atteindre, en 2050, deux à trois fois la consommation actuelle. L'épuisement des combustibles fossiles et l'adaptation difficile des énergies renouvelables à une production d'énergie de masse rendent crucial l'exploration de toutes nouvelles formes d'énergies. Celles-ci devront bien évidemment satisfaire des critères environnementaux, de sécurité, économiques, et de disponibilité des ressources. L'énergie de fusion répondra peut-être à l'ensemble de ces exigences.

Physique de la fusion nucléaire
 
Petit rappel sur la structure de toute matière qui nous entoure : cette matière est composée d'atomes (comme le fer, carbone, oxygène, hydrogène, azote, phosphore, aluminium...) ayant un noyau chargé positivement, entouré d'un cortège d'électrons (chargé négativement).
Alors que les réactions chimiques mettent en jeu des phénomènes au niveau des électrons, les réactions nucléaires mettent elles en jeu le noyau (du latin nucalis) de l’atome et des énergies un million de fois plus élevées !!!
Contrairement à la fission d’atomes lourds utilisée dans les réacteurs nucléaires actuels (et la bombe atomique ou bombe A), il est possible à partir, au contraire, de noyaux d’atomes très légers (comme l'hydrogène) de construire des atomes plus lourds : c’est la fusion (comme dans le soleil, ou encore la bombe thermonucléaire dite bombe H).
 
Réaction de fusion :
Pour obtenir une réaction de fusion, il faut rapprocher suffisamment deux noyaux qui, puisqu’ils sont tous deux chargés positivement, se repoussent comme des aimants. Mais comment faire ?
Dans le soleil, qui est une énorme boule d'hydrogène en fusion, la gravité s’en charge toute seule. En clair cela veut dire que le soleil est tellement lourd que la force de sa propre gravité suffit à rapprocher les atomes d'hydrogène qui le composent jusqu'au point de densité (et de température, car la compression échauffe, comme dans une pompe à vélo) où ils fusionnent ! Et s'allument pour irradier de lumière !
 
Sur Terre, pour forcer les atomes d'hydrogène à se rapprocher, il faut une force gigantesque, et donc il faut ruser : alors que dans une bombe H on utilise une micro bombe A pour réaliser cette compression nécessaire à l'allumage, dans un réacteur il nous faut quelquechose de plus contrôlé : pour faire se rapprocher des aimants positifs qui se repoussent (les noyaux), on peut imaginer utiliser les entourer d'autres aimants encore plus puissants. On utilise ainsi des champs magnétiques, qui permettent alors :
· soit de porter un petit volume de matière gazeuse à très haute pression (un million de fois la densité de l’air) et à haute température (plusieurs centaines de millions de degrés) pendant un temps extrêmement court (un centième de milliardième de seconde), on parle alors de confinement inertiel, et la matière gazeuse ainsi compressée atteint un état que l'on appelle plasma. On cherche alors à obtenir le plus grand nombre possible de réactions de fusion avant que le plasma, ou gaz ionisé, ne se disperse faute d'énergie suffisante pour l'entretenir. Aujourd'hui on réalise le confinement inertiel en combinaison avec des lasers pour cette étape d'"allumage".
· soit pour piéger et maintenir à très haute température un tel plasma. Celui-ci est confiné dans une boîte immatérielle de forme torique (comme une bouée) créée par des champs magnétiques. On parle alors de confinement magnétique. Cette technique, étudiée dans le but de produire de l’énergie en continu dans un réacteur, est celle qui nous intéresse.

 
La réaction de fusion la plus accessible est la réaction impliquant le deutérium et le tritium, qui sont deux formes atomiques particulières de l'hydrogène (respectivement avec un et deux neutrons de plus dans le noyau). C'est sur cette réaction que se concentrent les recherches sur la fusion contrôlée, réaction qui produit de l'hélium et un neutron libre :
D + T => 4He + n (énergie libérée : +17,6 MeV, voir plus bas)
 
Pour arriver à produire de l'énergie à partir des réactions de fusion, il faut arriver à confiner efficacement (tE, exprimé en secondes) un plasma suffisamment chaud (T, exprimé en degrés Kelvin) et suffisamment dense (n, exprimé en énergie par m3 et par degré Kelvin). C’est le critère de Lawson. En pratique, des conditions intéressantes pour un réacteur supposent :
n.T.tE > 1021 (keV. m-3.s)
 
Toute la difficulté réside dans l'obtention des trois paramètres simultanément ! En effet, par exemple lorsqu'on augmente la densité n en injectant du gaz dans la machine, ou la température T en couplant au plasma un chauffage additionnel, alors le confinement (tE ) d'un réacteur de type "tokamak" (voir ci-dessous) a tendance à se dégrader.
Néanmoins le confinement tE varie avec le carré du rayon de la bouée de plasma. Cet effet de taille est l'une des caractéristiques (intrinsèques) des installations de fusion : les plasmas performants sont forcément obtenus dans des installations de grande taille.
 
On désigne alors le facteur d'amplification Q qui qualifie le bilan énergétique du plasma : s'il est supérieur à 1, cela signifie qu'on a produit plus d'énergie avec les réactions de fusion qu'on a du en fournir pour entretenir le plasma ! Jackpot !
 
Se posent donc quelques questions :
· Comment confiner efficacement les particules du plasma ?
· Comment atteindre et maintenir les températures requises pour un réacteur ?
· Comment protéger les composants de la chambre à vide du plasma et, à son tour, le plasma des impuretés émises par les parois qui l'entourent ?
· Enfin, impossible de répondre à toutes ces questions sans moyens de mesure adaptés pour analyser ce qui se passe au coeur du réacteur.
Voyons cela.
 
Le confinement magnétique :
Comme le plasma est formé de particules chargées, il est possible d’agir sur lui par induction (comme ples plaques de cuisson). Dans un champ magnétique rectiligne, les particules s'enroulent autour des lignes de champ et ne peuvent atteindre les parois latérales (un peu comme nos anciens tubes cathodiques). Afin d'éviter les pertes aux extrémités, on referme la boite magnétique en créant un tore (ou bouée).
Ce confinement n'est pas tout à fait suffisant, et pour minimiser encore les fuites de particules, les lignes de champ doivent être hélicoïdales. Ceci est réalisé en ajoutant au champ toroïdal un second champ magnétique qui lui est perpendiculaire : le champ poloïdal. La méthode utilisée pour produire ces lignes de champ hélicoïdales a donné naissance à deux types de machines :
· Dans un «  tokamak », un ensemble de bobines produit, dans la direction du tore, un champ magnétique auquel vient s'ajouter celui créé par un courant intense axial circulant dans le plasma lui-même. Cette configuration a fait des progrès considérables depuis son invention dans les années 1960 par des chercheurs russes. C'est actuellement la voie de recherche la plus étudiée.
· Dans un « stellarator », la configuration magnétique repose entièrement sur des courants circulant dans des bobines en hélice, qui du coup sont assez compliquées à construire.

 
Stabilisation du plasma :
La puissance totale produite par la fusion est emportée à 80% par les noyaux d'hélium (appelés particules alpha) (80 %) et 20% par les neutrons. La principale source d'énergie qui entretient la température du plasma provient donc des collisions même des particules alpha chargées. Au contraire, les neutrons ne sont pas sensibles au champ magnétique, et s'échappent donc rapidement sans avoir le temps de céder leur énergie au plasma. Ils sont arrêtés dans les matériaux des composants entourant la chambre à vide du tokamak (voir ci-dessous pour les problèmes que cela peut engendrer). 
 
Le confinement du plasma par le champ magnétique n’est donc pas parfait : les particules et la chaleur diffusent depuis le centre du plasma vers l'extérieur, et les pertes associées à ce transport des particules et de la chaleur sont importantes.
 
De plus, le plasma se refroidit aussi par rayonnement (pour ceux qu'un peu plus de physique ne rebute pas il s'agit d'un premier rayonnement de freinage dit "Bremsstrahlung" émis par les électrons freinés par les ions, et un second rayonnement dit "synchrotron" lié à leur mouvement de giration autour des lignes de champ), qui peut devenir conséquent lorsque le plasma est porté à très haute température.
 
La solution pour maintenir un plasma stationnaire, est de lui fournir de l'énergie grâce à un système de chauffage supplémentaire. Le risque avec un tel équilibre, s'il est relativement facile à réaliser, est qu'il peut cependant devenir instable : les turbulences des champs magnétiques sont susceptibles de conduire dans certains cas à la perte complète ou partielle du confinement : c'est ce qu'on appelle une disruption. Pour pallier à cela, les tokamaks, construits en matériaux non magnétiques, sont conçus pour pouvoir résister à des flux de chaleur supérieurs à ceux qui existent dans le soleil (70 MW/m2), et à des variations de courant de plusieurs méga-ampères lors de disruptions.
 
Chauffage du plasma :
Quelle que soit la façon dont on a créé le plasma à l'intérieur d'une structure de confinement, il n'a jamais d'emblée la température requise pour les réactions de fusion. Trois méthodes, compatibles entre elles, sont possibles pour chauffer un plasma :
· Pour les tokamaks, le courant qui circule dans le plasma sert également à chauffer celui-ci par effet Joule. Ce dernier reste efficace jusqu'à une température de l'ordre de 10 millions de degrés.
· Le chauffage par injection consiste à créer et accélérer un faisceau d'ions, le neutraliser puis l'injecter pour que les collisions redistribuent de l’énergie au plasma.
· Le chauffage par ondes électromagnétiques fonctionne comme un micro-onde, et permet par le choix de la fréquence d'excitation de définir les particules (ions ou électrons) qui seront chauffées.
Lorsque les réactions de fusion sont en nombre important, l'énergie portée par les noyaux d'hélium reste confinée dans le plasma et contribue à son chauffage. Si cette contribution devient égale à l'énergie perdue par le plasma, alors les méthodes de chauffage ci-dessus ne sont plus nécessaires. Le plasma thermonucléaire est alors auto-entretenu : on dit qu'il est en ignition. Le facteur d'amplification Q est alors infini.
 
Protection des composants :
L’importance des interactions plasma-paroi se traduit par une érosion qui introduit des impuretés qui pompent inutilement l’énergie du plasma. Le choix des matériaux de la paroi est donc très important. En général d’un centimètre d’épaisseur, les parois sont réalisées en matériaux légers, résistants et aux bonnes propriétés thermiques (carbone, béryllium, ou encore tungstène ou matériaux dopés). Le refroidissement externe est, lui, assuré par un contact en cuivre vers des canalisations d’eau pressurisée, ce qui a nécessité la mise au point de méthodes originales d'accrochage entre le cuivre et le carbone. Ce carbone présente pose néanmoins des problèmes en termes de rétention d’hydrogène (et donc de tritium radioactif !). Les parois reçoivent donc des traitements spécifiques, comme l’application de films de carbure de bore, et des décharges de plasma pour les désaturer en gaz piégés.
La géométrie du tore est évidemment un paramètre clé pour minimiser l’incidence des lignes de champ sur la paroi. L’injection contrôlée d’une impureté (argon, néon ou azote) permet de créer une couche rayonnante qui réduit et uniformise le flux thermique.
Lors du fonctionnement, des systèmes de pompage permettent de plus la récupération plus ou moins efficace des « cendres » d’hélium et d’impuretés neutralisées.
Bien que la fusion thermonucléaire ne génère pas de déchets radioactifs, ce qui est un énorme avantage par rapport à la fission), un autre inconvénient important concerne le démantèlement du réacteur rendu radioactif par le bombardement de neutrons. Cependant on peut espérer que les techniques actuelles utilisées pour démanteler les centrales nucléaires sauront s'appliquer ici de la même manière.
 
Diagnostics : au cœur du plasma :
Les diagnostics (instruments de mesures) permettent de savoir se qui se passe au cœur du plasma, tant au niveau des performances, du contrôle que de la compréhension du phénomène. Pour cela, toute la gamme de longueurs d’onde donne accès à la distribution d’énergie (rayons X), à la présence d’impuretés lourdes (UV), aux interactions avec la paroi (grâce à des endoscopes et caméras C.C.D. en visible) et à l'échauffement des parois (infrarouges). Des sonars permettent de sonder le plasma, des sondes de Langmuir donnent le courant et la densité locale du plasma, tandis que les pressions et les températures sont suivies par diverses jauges et thermocouples.
Toutes les données doivent être gérées en temps réel par des composants électroniques asservis très performants.
 
Une brève histoire de la fusion magnétique : de l’expérimentation au réacteur
 
Les prémices des recherches sur l'énergie de fusion datent des années 1920 avec le physicien Aston qui mesura le défaut de masse de l’hélium lors de sa fabrication à partir d’éléments plus légers : en clair la fusion de deux atomes d'hydrogène donnait de manière inattendue un atome d'hélium plus léger que la somme de la masse des deux atomes d'hydrogène !
S’ensuivirent les premières expériences en 1938 aux États-Unis et un brevet de réacteur à fusion déposé en 1946 par Thomson et Blackman de l’Université de Londres.
L'association EURATOM-C.E.A., créée en 1959, est la première des collaborations internationales, lesquelles préfigurent l'organisation des recherches actuelles (EFDA, projet ITER).
En 1968, l’invention par les scientifiques russes de l'Institut Kurchatov du tokamak, qui a rapidement supplanté les autres configurations magnétiques, ouvre la voie aux projets de fabrication de la plupart des grands tokamaks modernes (JET, J.T.60, T.F.T.R.) lancés au milieu des années 1970, à la faveur de résultats scientifiques encourageants et d'une augmentation importante des budgets. La France, après avoir fait entrer l'Europe dans l'ère des tokamaks avec la machine T.F.R., prépare dès les années 1980 la technologie et la physique du fonctionnement continu pour les réacteurs à fusion, avec la construction d'un grand tokamak à aimant toroïdal supraconducteur, TORE SUPRA, en 1988.
En 30 ans les progrès sont considérables, tant sur le plan de la maîtrise technologique que de la compréhension des phénomènes physiques. Le bilan énergétique du plasma a été multiplié par 1 000 ! Cette progression fulgurante est comparable (et même légèrement supérieure) à la croissance des performances des microprocesseurs !
 
La plupart des machines expérimentales actuelles, destinées à la recherche et pas encore à la production d'électricité, fonctionnent à Q<1. Elles n'utilisent comme combustible que du deutérium, ce qui permet de réaliser les études de physique nécessaires sans utiliser de tritium radioactif, en extrapolant ensuite les résultats obtenus. Seules 2 machines ont pour le moment expérimenté l'utilisation du tritium : la machine américaine T.F.T.R., maintenant fermée, et la machine européenne JET, qui détient le record mondial de "puissance fusion deutérium-tritium" en 1997, avec 16 MW produits, correspondant à un facteur d'amplification de 0,64, proche du "break even" (lorsque Q=1). Des plasmas d’une durée de 6 minutes et 30 secondes ont été atteints dans Tore Supra en décembre 2003. 
Les critères de Lawson ont tous été obtenus mais de façon non simultanée dans les installations expérimentales actuelles. Il ne reste plus qu'un facteur 10 à gagner pour entrer dans le domaine du réacteur. La communauté des chercheurs est maintenant prête à effectuer un pas supplémentaire : démontrer la maîtrise de la combustion entretenue d'un plasma deutérium-tritium sur des temps longs. Ce sera l'étape suivante et le principal objectif de la prochaine machine expérimentale internationale ITER, qui est dimensionnée pour atteindre ce facteur d'amplification de 10. Il n'est pas exclu qu'elle atteigne l'ignition dans certains scénarios de physique.

 
Si l'on exclut tous les composants chargés de la production d'énergie, un réacteur sera assez proche de ce que pourrait être une installation expérimentale de type ITER. Cette prochaine génération validera la faisabilité de la production d'énergie via la fusion au niveau de la physique mais aussi au niveau de la majeure partie des grands composants d'un réacteur (bobines magnétiques supraconductrices de grande taille par exemple). Les performances en termes de confinement plasma demandées à un réacteur électrogène ne sont que 4 à 5 fois supérieures aux performances nominales du projet ITER. On peut raisonnablement estimer que les premiers kW électriques produits par un prototype de réacteur à fusion thermonucléaire puissent voir le jour à l'horizon 2050, soit environ cent ans après le début des recherches sur la fusion thermonucléaire contrôlée. Cent ans d'écart entre la découverte du concept et l'utilisation finale ne sont pas si inhabituels que cela : la découverte du principe des piles solaires date de 1839 (A. Becquerel), et la découverte du principe de la pile à combustible date de 1839 (W.R. Grove).
 
Combustible
Valeur énergétique
Équivalence en tep
1 tonne de pétrole
42 GJ
1 tep
1 tonne de charbon
29,3 GJ
0,69 tep
1000 m3 de gaz
36 GJ
0,86 tep
1 tonne d'uranium naturel
(réacteur à eau sans recyclage)
420 000 GJ
10 000 tep
1 tonne de combustible D-T
(tritium produit à partir du lithium) 
378 000 000 GJ
9 000 000 tep
 
Énergie
Avantages
Inconvénients
1000 MWe / an
Nucléaire
· pas de pollution (en fonctionnement) ni de gaz à effet de serre
· production à grande échelle
· Gestion des déchets sur de longues périodes
· acceptabilité du public
· pas de sûreté passive
 25 tonnes U enrichi à 4%
Fusion
· pas de pollution ni de gaz à effet de serre
· production à grande échelle
· sûreté intrinsèque (autoexctinction)
· combustibles abondants
· pas de déchets à stocker sur le long terme
· faisabilité à démontrer
· concerne le long terme (2050)
· coût d'investissement important
· technologie complexe
· techniques de démantelement à valider.
100 kg de D et 150 kg de T
 
 
Sources :
· http://www-fusion-magnetique.cea.fr
· Département de Recherches sur la Fusion Contrôlée (D.R.F.C.) du C.E.A. à Cadarache, http://www-cad.cea.fr/
· Le site du JET (UE), http://www.jet.efda.org/
· Le site de J.T-60 (Japon), http://www-jt60.naka.jaea.go.jp/english/index-e.html
· National Institute for Fusion Science (NIFS, Japon), http://www.nifs.ac.jp/
· Le site de DIII-D (US), http://fusion.gat.com/diii-d/
· Le site d’ITER, http://www.iter.org/fr/accueil

Documents joints à cet article

La fusion thermonucléaire : l'énergie de l'avenir ? La fusion thermonucléaire : l'énergie de l'avenir ? La fusion thermonucléaire : l'énergie de l'avenir ?

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76 réactions à cet article    


  • devphil30 devphil30 15 septembre 2011 09:55

    Merci pour cette vulgarisation de l’énergie de l’atome.

    Passionnant mais pas à la portée de tous 

    Ce qui me gène dans le nucléaire hormis l’aspect sécurité , c’est aussi : 

     - le retraitement des déchets 
     - la quantité pour assurer le refroidissement des centrales sachant que nous allons vers un assèchement des fleuves , que se passera t’il en France quand les fleuves seront trop bas pour permettre le fonctionnement des centrales ??
    - la sous traitance de la sécurité me dérange beaucoup
    - le coût et la capacité à démanteler une centrale ( Brennilis  par exemple ...) 

    Pourquoi ne pas utiliser tout nos connaissances et les moyens financiers pour se diriger vers des centrales solaires en utilisant les technologies existantes comme le four solaire d’Odeillo

    Le solaire est une énergie propre et renouvelable , est-ce que les lobbys du pétrole et du nucléaire sont conscients de la responsabilité qu’ils porteront devant les prochaines générations ( combien on ne sait pas ...) suite à la dégradation complète de la vie sur terre 


    Vers quel monde allons-nous , nous préparons notre propre destruction tout cela pour des aspects financiers

    Bonne journée à tous 

    Philippe 


    • oncle archibald 15 septembre 2011 10:51

      A Odeillo on fait fondre des métaux dans des conditions tres particulières, ce qui permet de réaliser outre les expérimentaions une petite production d’alliages spéciaux qui ne peuvent être réalisés que là.

      Pour produire de l’électricité on avait construit à quelques kilomètres d’Odeillo, sur la commune de Targasone, une autre installation, la centrale Thémis, qui devait chauffer de l’eau et la transformer en vapeur pour faire tourner des turbines. Ce fut pour diverses raisons, notamment des malfaçons dans les ouvrages qui supportent les miroirs mais pas seulement, un grand fiasco et la centrale fut abandonnée. De mauvaises langues ont dit que EDF souhaitait un échec pour démontrer avec cette centrale que la production d’énergie électrique avec le rayonnement solaire était une utopie.

      Actuellement le site a été récupéré. On y fait diverses expérimentations et on y produit de l’électricité par des panneaux photovoltaiques. C’est très satisfaisant « écologiquement parlant » mais l’électricité produite est « hors de prix » par rapport à celle qui sort des centrales hydrauliques ou nucléaires.

    • spartacus1 spartacus1 15 septembre 2011 10:55

      Je remercie également l’auteur pour cette intelligente vulgarisation.

      Avant d’aborder ce qui vous gêne, je voudrais préciser que je suis un adversaire résolu de l’énergie nucléaire de fission (celle que nous connaissons actuellement), mais, au contraire un partisan tout aussi résolu de l’énergie nucléaire de fusion (celle qui fait l’objet de l’article).

      Venons-en maintenant à vos gênes :

      - Retraitement des déchets
      La fusion ne crée strictement aucun déchets radioactifs.

      - Assèchement des fleuves
      C’est la première fois que j’en entends parler. Au contraire, selon certains, le réchauffement climatique verrait, en Europe tout au moins, un accroissement des précipitations annuelles. De toute façon, l’énergie de fusion est bien « plus concentrée »* que l’énergie de fission et il y a d’autres moyens que l’eau pour refroidir, avec, au passage, une amélioration du rendement.

      - Sous-traitance de la sécurité
      Absolument d’accord avec vous, cela devrait être totalement interdit. Mais il faut dire aussi que la fusion présente bien moins de danger que la fission.
      La fission s’entretient elle-même, il faut la ralentir pour ne pas en faire une bombe.
      La fusion, au contraire, doit être en permanence entretenue, faute de quoi elle s’arrête. C’est d’ailleurs l’une des principales pierre achoppement des physiciens et ingénieurs : réaliser un dispositif qui produit plus d’énergie qu’il n’en consomme.

      - Coût et capacité de démanteler
      Là, effectivement, on est dans le brouillard, mais il ne faut pas oublier qu’une centrale à fusion ne présente strictement aucune radioactivité et qu’il s’agit simplement de démanteler une installation industrielle.

      Je suis tout autant que vous un partisan acharné de l’énergie solaire (qui est d’ailleurs une énergie de fusion nucléaire).
      Vous parlez de centrales solaires ; le solaire est une énergie qui se prête particulièrement à la décentralisation, il n’y a aucun gain de rendement en augmentant la taille des installation.
      Alors, pourquoi des centrales ? pour obliger les gens à être pieds et poings liés à un fournisseur d’énergie ? Le solaire permet à tout un chacun (sauf immeubles citadins) de produire sur place l’énergie dont il a besoin.
      Je pense que si l’on équipait dès maintenant tous ce qui peut être équipé en solaire (avec les technologies existantes) on pourrait se passer d’une bonne partie de la saloperieque sont les centrales à fission.

      Je vois un peu l’avenir comme un mélange de production d’énergie : une production locale par solaire, éolien, vagues et des centrales à fusion pour assurer la production qui ne peut pas être faite localement.

      * Je simplifie


    • oncle archibald 15 septembre 2011 14:13

      @ Spartacus : comme vous je pense que dans l’avenir la consommation locale, notamment celle des habitations, sera d’une part réduite par l’aménagement des bâtiments et d’autre part assurée par une production locale et « écologique ».

      Pour ce qui est des besoins de l’industrie, du transport par rail, et en bref de toutes les très grosses consommations, je suis totalement incompétent pour dire si oui ou non la filière de la thermofusion est une solution d’avenir, je ne donnerai donc aucun avis

      Tout le monde est d’accord pour dire que l’électricité produite par les chutes hydrauliques est le « must » puisque utilisable « à la demande » mais que les sites sur lesquels on peut faire des barrages rentables sont tous exploités. En fait c’est la seule « électricité » à pouvoir être stockée. Lorsque le barrage est plein on peut à la demande produire de l’électricité en ouvrant les vannes. 

      On sait aussi que l’énergie produite par des installations solaires et surtout éoliennes n’est au contraire utilisable qu’à certains moments de la journée, moments que l’on ne peut pas choisir, et donc qu’il arrive qu’il y ait « surproduction » lorsque la production est forte et la consommation faible. Idem pour d’autres raisons avec l’électricité nucléaire. On ne fait pas produire une centrale « instantanément » et lorsqu’elle produit si les besoins cessent on ne peut pas arreter la production instantanément.

      Je m’interroge sur la possibilité de créer en aval des centrales hydrauliques une nouvelle retenue, qui si la chute d’eau est insuffisante pour mettre en place une deuxième centrale de production serait seulement un lieu de stockage, dont l’eau serait remontée dans la retenue « productive » par des pompes qui utiliseraient ainsi les « surproductions » des moyens inmaitrisables. Je crois savoir que la Suisse achète à prix réduit la « surproduction » de nos centrales nucléaires et s’en sert comme je l’ai dit pour « remonter » l’eau dans les barrages. 

    • Xtf17 xtf17 15 septembre 2011 18:29

      Merci ! Concernant vos interrogations, Oncle Archibald a fait une bonne réponse que je partage.


    • Xtf17 xtf17 15 septembre 2011 18:33

      La production massive d’électricité à partir de la fusion thermonucléaire est en effet très spéculatif. Ce n’est finalement aujourd’hui qu’un axe de recherche, bien moins concret que l’éolien, le photovoltaïque, l’hydraulique ou la géothermie.
      J’ai cru comprendre que les capacités hydrualiques, très séduisantes, sont cependant déjà saturées et toutes exploitées (à moins de reconstruire une région entière comme avec les barrages chinois). A court terme je miserai personnellement plutôt sur la géothermie qui concilie l’avantage de la proximité au consommateur, de la disponibilité partout, tout le temps.


    • Dubitatif 17 septembre 2011 20:38

      - Retraitement des déchets
      La fusion ne crée strictement aucun déchets radioactifs.

      La fusion ne crée pas directement des déchets radioactifs, mais produit des neutrons qui pourront rendre radioactif les éléments du réacteur ou empoisonner les travailleurs sur le site

      Ce qui nous amène donc au point

      - Coût et capacité de démanteler

      Là, effectivement, on est dans le brouillard, mais il ne faut pas oublier qu’une centrale à fusion ne présente strictement aucune radioactivité et qu’il s’agit simplement de démanteler une installation industrielle.

      Faux, comme je l’ai dit au dessus, les éléments constituant le mécanisme de fusion vont être bombardé de neutrons tout le long de son exploitation, quand il faudra démanteler l’installation, il y a aura une radiation résiduelle dans tous ses matériaux (bobinage, plaque de confinement, béton de la salle du tokamak/stellarator, etc...)
      Alors certes, c’est bien plus gérable que pour de la fission, car la demi vie se compte en dizaines d’années, mais il faudra quand même des procédures longues et onéreuses.

      Ce n’est pas une vulgaire barre de béton qu’on aura fait imploser et où on se contenterait de ramasser des gravats !

      Franchement, le nucléaire, fission temporaire le temps de remplacer par la fusion, j’y croyais jusqu’en dans les années 90, maintenant, avec un peu de recul, c’est un peu du n’importe quoi. ITER est un gouffre financier, quand on compte le nombre d’années rien que pour construire le batiment, on voit bien qu’on n’est pas sérieux dans cette démarche.

      Il n’y a qu’a comparer avec les moyens mis en oeuvre dans le cadre du projet Manhattan...


    • Xtf17 xtf17 15 septembre 2011 18:50

      En effet, très intéressant.
      On peut aussi citer d’autres machines du même genre :
      en Chine le générateur QIANGGUANG-I du NINT (Northwest Institute of Nuclear Technology) ;
      en France le générateur SPHINX (anciennement générateur ECF du projet SYRINX) ;
      en Angleterre le générateur MAGPIE de l’Imperial College ;
      en Russie le générateur GIT-12 de l’Institut d’électronique des courants forts à Tomsk.


    • Marco07 15 septembre 2011 10:46

      Article très intéressant !


      • Xtf17 xtf17 15 septembre 2011 18:51

        Commentaire simple, mais qui va droit au coeur smiley


      • Alois Frankenberger Alois Frankenberger 15 septembre 2011 10:51

        La fusion nucléaire c’est un projet scientifique à très long terme compte tenu des défis techniques à relever.

        A court terme, on peut recourir à de la géothermie profonde pour produire l’énergie dont on a besoin : cette solution ne produit pas de déchets, elle est durable et abondante.

        On devrait insister pour que la solution géothermique soit mise en oeuvre dés à présent pour faire face aux problèmes engendrés par les énergies fossiles et le nucléaire tout en continuant la recherche concernant la fusion nucléaire.


        • Aldous Aldous 15 septembre 2011 11:27

          A court terme, en plus de la géothermie, on pourrait développer les centrales solaires à miroir paraboliques comme en espagne.

          C’est pas de la haute technologie, c’est exploitable rapidement et on ne manque pas de déserts.


        • Alois Frankenberger Alois Frankenberger 15 septembre 2011 12:53

          On utilise déjà le solaire et il existe des tas de projets dans ce domaine.


        • Xtf17 xtf17 15 septembre 2011 18:52

          Entièrement d’accord, ceci est également mon opinion.


        • bschaeffer 1er avril 2015 10:58

          J’aimerai bien savoir si on a réellement produit de l’électricité avec un tokamak et pas seulement des kilowatt thermiques.


        • Aldous Aldous 15 septembre 2011 10:58

          Le confinement magnétique est une méthode de confinement active qui requière une absence totale de panne.

          Une contrainte pire que celle des centrales nucléaires qui ont besoin d’électricité pour maintenir le refroidissement, erreur qui a été fatale à 4 réacteurs à Fukushima.

          Il faut être fou à lier pour croire qu’on va parvenir à maintenir un fonctionnement continu tout au long de leur exploitation de ce confinement magnétique à l’intérieur des futures centrales à tokamak.

          De plus -comme c’est précisé dans l’article- il y a des interaction plasma-paroi et des instabilité électromagnétiques dans le plasma qui n’ont jamais été maitrisées.

          Elle provoque l’abrasion des parois et des décharges sans parler de l’émission de neutrons qui peuvent arrêter des fonctionnement des aimants par arrêt de la supraconduction (accident du CERN en 2008).

          Autant de problème qui laissent peser un doute sur la capacité à maintenir un tel confinement sur une période de temps permettant l’exploitation industrielle.

          A ce jour la durée maximale de fonctionnement d’un Tokamak est de 6mn et demie.
           
          Pour produire de l’énergie il faudra non seulement maintenir le champs électromagnétique mais aussi injecter à intervalle régulier de l’hydrogène (plus précisément deutérium et tritium).

          Comment ?

          En tirant des glaçons d’hydrogène dans le plasma. Comme c’est rassurant.
           
          Et que se passe-il en cas de rupture du confinement électromagnétique actif ?

          C’est arrivé sur le Tokamak de Tore Supra qui a volé en éclats et qu’il a fallu reconstruire.

          Bref, avec tous ces si on pourrait mettre le soleil en bouteille.

          Ou pas.


          • Xtf17 xtf17 15 septembre 2011 18:58

            Le confinement est en effet une méthode active, qui nécessite donc de l’énergie pour fonctionner.
            Mais à la très grande différence des centrales actuelles à fissions où une rupture d’alimentation peut mener à une réaction en chaîne, ici la rupture du confinement interrompt simplement la fusion. Aucun risque d’emballement, c’est comme quand on coupe le chauffage, ça refroidit.
            Pour le reste, et notamment les interactions avec les parois vous avez entièrement raison, c’est bien pour cela qu’il faudra encore plusieurs dizaines d’années de recherche avant de savoir si l’on pourra maîtriser cela correctement.
            Le problème survenu sur ToreSupra était dû à une disruption, c’est-à-dire une instabilité du plasma (comme une bulle qui éclate), rien à voir avec le confinement, sinon qu’il faut apprendre à éviter ces bulles ou bien à les rendre inoffensives pour le réacteur.


          • sto sto 15 septembre 2011 22:20

            Et le tritium ? eh bien il faut le produire. cela provient d’un reacteur nucleaire traditionnel. Le serpent se mord la queue.

            Bien sur de mauvaises langues diront qu’on peut produire le dit tritium dans le tokamak lui meme. Eh ben non, pour deux raisons :
            1) problemes pour faire coexister la partie ervant a generer le tritium avec les temperatures du tokamak.
            2) chaque atome de tritium produit un seul neutron, qui pourrait eventuellement generer un atome de tritium. Manque de bol, seule une (petite ?) partie des neutrons iront percuter un atome de lithium pour gernerer du tritium. une partie du tritium est perdue egalement...

            Conclusion : si un jour un tokamak ne s’eteint pas a cause de son rendement negatif, il s’eteindra forcement faute de combustible, a moins de disposer d’une armee de reacteurs a fission pour produire du tritium.

            On nous blablate qu’un tokamak serait un « soleil en boite ». Sauf que la boite ne tient pas la route. et que les temperatures, densites et pressions dans Iter n’ont rien a voir avec celles dans le soleil.

            Vous pensez qu’on ne peut pas exploiter la fusion nucleaire ? detrompez vous.

            Voila la meilleure facon d’en tirer une energie valable. des aujourdhui :
            http://en.wikipedia.org/wiki/Andasol_Solar_Power_Station


          • Aldous Aldous 16 septembre 2011 11:36

            @ xtf17

            Pas d’emballement possible ça ne suffit pas.

            A la moindre rupture du confinement magnétique lon obtient un jet de plasma à 100 millions de degrés Celsius qui percera sans encombres le revêtement litium-plomb hautement toxique, le système de supraconduction à l’hélium liquide (-270°C), les gens qui seraient sur sa trajectoire et la poche du contribuable...

            Combien de temps on sait maintenir un champs magnétique de cette puissance en marche avec des aimants en état de supraconduction ?

            Une heure ? Un jour ? Un mois ?

            Là on parle d’un investissement qui ne peut être amorti que si ça fonctionne sans la moindre anicroche des dizaines d’années d’affilée.

            Il faudra prévoir un entonnoir dans la tenue du personnel d’explopitation, à poser sur la tête !


          • Aldous Aldous 16 septembre 2011 11:44

            @ sto

            Les centrales solaires génèrent que de l’électricité sans recherche alors que ITER génère un budget de recherche... à défaut d’électricité.

            C’est pourquoi on a choisi ITER.


          • slipenL’air 15 septembre 2011 11:13

            C’est pour faire bouillir de l’eau. ?


            • Aldous Aldous 15 septembre 2011 11:25

              Oui, c’est une bonne vielle machine à vapeur de grand papa.

              Le problème c’est qu’ils n’ont pas encore trouvé comment y faire circuler l’eau à chauffer...

              Mais en étudiant de vielle locos à charbon ils vont bien finir par trouver des idées.


            • SergeL SergeL 15 septembre 2011 11:51

              La consommation d’énergie pourrait atteindre, en 2050, deux à trois fois la consommation actuelle.

              Le conditionnel relativise la portée de votre affirmation.

              Dans les années 70, les démographes de l’ ONU prévoyaient 40 milliards d’ hab en 2025.

              Dans les années 70, l’ industrie nucléaire a estimé le nombre des réacteurs nucléaires à 3500 pour l’ an 2000.

              Conclusion : en 2011 dans quel programme énergétique faut-il investir ?


              • SergeL SergeL 15 septembre 2011 12:21

                La poursuite en France du Nucléaire en 2011 nécessite l’investissement de 60 Milliards € pour la mise aux normes de ces réacteurs sans compter le cout du traitement des déchets et la provision pour le démantèlement futur.


              • zelectron zelectron 15 septembre 2011 14:31

                La mise aux normes par la cascade stupéfiante allant jusqu’à 8 niveaux de sous-traitants peut en supprimant ces parasites éhontés descendre à 20 voire 25 milliards et pas un sous de plus (si Progio reste à la tête d’EDF le risque subsiste pleinement y compris de passer à 9 peut-être à 10 niveaux de S/T)


              • zadig 15 septembre 2011 12:19

                Bonjour,

                Merci pour cet article.
                Les article de haute vulgarisation deviennent rares sue Agoravox.

                Personnellement , je commence à douter un peu de la fusion.
                Les défis à relever me semblent colossaux.
                Je crois plutôt à une filière apparaissant d’un seul coup presque
                par hasard.
                En attendant il faudra dorloter nos bonnes vielles centrales.
                De façon statistiques, il est évident que d’autres graves accidents surviendront.
                L’avenir de Agoravox est assuré !

                Pour le complément il nous faudra miser sur :

                1) Le géothermique profond
                2) Le solaire qui pourrait devenir viable en cas de progrès décisifs
                  dans les domaines suivants :
                 a) Cout d’installation
                 b) Rendement
                 c) dispositifs de stockage
                 3) L’hydraulique, qui est déjà pratiquement au maximum dans les pays développés
                 (gare aux accidents les barrages deviennent bougons avec l’age
                 4) L’éolien qui plafonnera rapidement
                 5) En outre une multitude de petits dispositifs devraient servir d’appoint notable.
                 Solaire thermique, biomasse, ......

                Salutations
                 

                Salutations


                • zadig 15 septembre 2011 15:01

                  Suite,

                  Un oubli de taille dans mon commentaire.

                  Par rapport à la production actuelle un gisement de 20 % totalement gratuit
                  est disponible.

                  J’ai fait l’essai et en trois ans j’ai gagné plus de 25 % sur ma consommation.

                  Ma recette :

                  .Amélioration sensible de l’isolation
                  (mais attention aux effets pervers, je raconterai un jour)
                  .Electroménager en mode économie.
                  .Chasse aux appareils en veille
                  .J’ai un ballon d’eau chaude électrique alors chasse au gaspi.
                  .Réduction de la température moyenne.
                  .Optimisation du parc d’ampoules ,led et incandescence économe
                   (les ampoules au mercure sont interdites de séjour
                  .Choix rigoureux des appareils de remplacement

                  Salutations
                   


                • Xtf17 xtf17 15 septembre 2011 19:01

                  Merci ! Je partage votre point de vue, et votre pragmatisme !


                • foufouille foufouille 15 septembre 2011 12:28

                  faut le faire a L4 OU L5
                  moins de risque


                  • lsga lsga 15 septembre 2011 12:59

                    entre les arnaqueurs intellectuels qui utilisent des chiffres faux pour décrédibiliser les centrales solaires du projet Andasol :



                    Et les physiciens qui prennent leurs rêves de science-fiction les plus fous pour des projets réalisables (l’auteur du présent article)... 
                    On peut dire que les Pro-Nuke se donnent du mal sur Agoravox pour défendre leur source de revenus. 

                    Pour rappel : ITER est un projet extrêmement coûteux, extrêmement dangeureux (risque d’accident et de dissémination de produits toxiques beaucoup plus important que dans une centrale), et qui a très peu de chances d’aboutir. Ce n’est pas pour rien que même les américains n’en en pas voulu sur leur territoire. Allez, un lien parmi beaucoup d’autres :

                    Ces sommes d’argent colossales (plus de 17 milliards d’euros) sont confisquées par une toute petite clique de chercheurs en énergie nucléaire, alors même qu’elles pourraient être utilisées à bien meilleur escient dans le domaine des énergies du futur (Andasol, par exemple...)


                    Bref, laissez le rêve de capturer le soleil dans un bouteille aux générations des prochains siècles ; quant à nous, essayons simplement de ne pas détruire l’écosystème qui nous fait vivre.


                    • robin 15 septembre 2011 13:14

                      L’auteur,

                      Pas un mot sur la Z-machine, c’est volontaire ?

                      On est entre nous y’a pas de lobbys pétroliers ici vous savez ....lol !


                      • Xtf17 xtf17 15 septembre 2011 19:03

                        Non c’est exact. Mais comme j’ai répondu à Bertrand ’Nash’ Russel plus haut, il y a en effet bien d’autres machines intéressantes qui abordent la question de la fusion.


                      • leguminator 15 septembre 2011 13:36

                        On peut se référer à une analyse de JP Petit concernant le projet ITER qui n’est pas sans risques : c’est un point à ne pas négliger quand on voit comment les risques sont évalués puis gérés actuellement.

                        Il a d’ailleurs participé à la remise d’une pétition contre le projet ITER assorite d’un argumentaire développé.


                        • joelim joelim 15 septembre 2011 13:38

                          Il y a des types de fusion qui ne produisent pas de neutrons. Donc propres, et posant peut-être moins de problèmes même si les conditions à atteindre sont plus difficiles. Il est dommage de ne pas en parler.


                          • Xtf17 xtf17 15 septembre 2011 19:06

                            Exact. C’est vrai que cette approche est particulièrement séduisante vu que la problématique intrinsèque aux technologies nucléaires est la dangerosité de l’exposition des matériaux au neutrons. Mais du coup mon article aurait été encore plus long et il aurait fallu faire une bonne parenthèse sur ces effets des neutrons. Pour une prochaine fois !


                            • sciences-today 15 septembre 2011 14:01

                              L’article ci-dessus reprend de façon tout à fait conforme les éléments de communication des agences et des organismes qui mettent en oeuvre cette filière.
                               Un point important manque cependant, comme il manque dans la communication officielle : le carburant n’existe pas sur Terre ! Il faut fabriquer le Tritium dans le réacteur à partir du Lithium, donc faire de la FISSION nucléaire dans ce réacteur à fusion. Pour l’instant, cette technique n’a pas été expérimentée, et de très nombreux obstacles techniques sont encore à surmonter.

                               Il reste que le processus physique de libération d’énergie lors de la fusion de noyaux d’atomes légers est tout à fait fascinant. Il s’agit du processus de libération d’énergie dans les étoiles. C’est donc quelque chose de fondamental et d’universel dans l’univers, et c’est bel et bien ce qui permet son existence et la nôtre par conséquent. Ce n’est evidemment pas une « nouvelle » source d’énergie, comme on le voit trop souvent écrit pour le grand public.

                               La première application de la fusion nucléaire fut la bombe H. Parmi toutes les machines toutes plus ingénieuses les unes que les autres développées ensuite, la machine russe tokamak a semblé être la plus performante. Mais elle fonctionne encore aujourd’hui dix fois moins bien qu’il était espéré dans les années 60 : l’énergie sort dix fois trop vite. L’analogie avec la machine à vapeur est possible : on chauffe un litre d’eau dans la chaudière-tokamak, et moins d’un verre produira de la vapeur. Des recherches plus approfondies sont donc indispensables dès maintenant. La construction d’ITER, machine fonctionnant sur ce principe inchangé fera très peu progresser dans cette voie.
                               D’autre part, il faut garder à l’esprit que finalement le réacteur à fusion produira de l’électricité par l’intermédiaire d’une turbine à vapeur alimentée en chaleur par le réacteur. La collection dans la machine de cette chaleur de fusion nucléaire est elle-même un point très délicat, et le rendement est faible : il faudrait qu’ ITER fonctionne trois fois mieux que son objectif assigné (attendu en 2025) pour être crédible ensuite comme moyen de production d’électricité.

                               Le lecteur un peu versé dans les Sciences et Techniques consultera avec profit le site de communication officielle du plus important laboratoire en fusion, à Pinceton aux USA, en particulier le document très récent (juillet 2011) détaillant la place d’ITER dans les recherches internationales en fusion et aux USA plus particulièrement, montrant clairement que ce projet n’est qu’une petite pièce du puzzle, dont une grande partie du coût de construction est à la charge du contribuable européen :
                               http://fire.pppl.gov/EPRI_MFE_RoadMap_fonck.pdf


                              • Xtf17 xtf17 15 septembre 2011 19:12

                                La fabrication du tritium est en effet un point important, si la technologie développée souhaite l’utiliser. D’autres recherches visent à se passer de tritium. Ceci dit il faut aussi prendre en compte que les quantités d’hydrogène, de deutérium et de tritium à mettre en jeu sont bien inférieures aux quantités d’uranium qui circulent sur la planète.
                                Pour le reste, cela reste de la recherche, encore très fondamental même s’il faut de grosses machines, et c’est bien pour cela qu’il y a de nombreuses inconnues à examiner.


                              • De la hauteur 15 septembre 2011 15:17

                                Encore un attrape nigaud, elle se développe en trois plants.

                                Eurêka, cette hypothèse va tous résoudre.

                                Enthousiasme, c"est l’avenir à tous nos problèmes.

                                Conclusion, cela nous pétez à la gueule. 

                                Cherchez l’Erreur ?

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