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Fusion nucléaire

Fusion nucléaire


Dans l'univers de Star Trek ont désigne par réacteur à fusion, les générateurs qui fournissent l'énergie sous forme d'électroplasma. Ils peuvent êtres utilisés tant sur les vaisseaux que sur les stations spatiales ainsi que dans toute autre construction ayant des besoins énergétiques élevés. Les moteurs d'impulsion par exemple sont reliés à un réacteur de ce type qui produit les plasmas nécessaires à la propulsion. Chacune des sphères de l'étendue Delphique est alimentée par sept réacteurs de douze kilomètres de long.



Mais la fusion nucléaire est une réalité bien d'aujourd'hui et même si elle n'est encore qu'à ses premiers stades de développement, les essais sont plus que prometteurs. Si nous parvenons à harnacher tout le potentiel qu'offre une telle source d'énergie, l'humanité ne s'en portera que mieux, car se sera finie de la pollution par les carburants fossiles et du legs empoissonné de la fission nucléaire.

Bombe H:

Il est cependant malheureux de constater qu'encore une fois c'est l'envie de détruire qui a conduit les humains à rechercher les principes de fonctionnement de la fusion. C'est en effet, en tentant de fabriquer une arme d'une grande puissance que les chercheurs l'ont découverte. Preuve de l'incompréhension du phénomène, Einstein avait dit à l'époque que la bombe H risquait de provoquer une réaction en chaîne qui pourrait enflammer l'atmosphère.

Malgré ses débuts plutôt sombres, la fusion nucléaire est considérée comme la source d'énergie propre de l'avenir. Elle est hautement performante et les combustibles employés sont renouvelables et ne génèrent que peu de déchets radioactifs, ceux-ci sont d'ailleurs à basse énergie et ont une demi-vie très courte.

Dans les Étoiles:

La fusion thermonucléaire est ce qui fait briller les étoiles, leur combustible de base est l'hydrogène qu'elles convertissent par fusion en hélium. Le processus se produit dans le cœur même de l'étoile où les températures avoisinent la quinzaine de millions de degrés.
À ces températures extrêmes, les électrons normalement en orbite autour des noyaux atomiques ne sont plus maintenus par les forces de cohésions et flottent librement, c'est pourquoi ils n'entrent aucunement en compte lors de la fusion. On appelle « plasma » cet état particulier de la matière qui est une « soupe de gaz » composé de noyaux atomiques et d'électrons libres, l'ensemble est électriquement neutre.

À des températures inférieures, les noyaux étant positifs se repousseraient, mais dans les conditions décrites plus haut, ceux-ci se déplacent à plusieurs centaines de fois la vitesse « normale ». L'interaction faible (magnétique) ne suffit plus pour empêcher l'interaction forte (gravitation) de prendre le dessus et c'est à ce moment que la fusion survient.

Sur Terre:

Même si nous pouvons atteindre les températures qui règnent dans les étoiles, les types de fusion que nous pouvons développer sont quelque peu différents, à cause justement des températures nécessaires. Aucun matériau sur Terre ne peut résister à un tel déferlement d'énergie thermique, on doit donc à tout prix empêcher le plasma d'entrer en contact avec les parois du réacteur.

Deux modes de confinement existent (pour l'instant) soit :

Confinement magnétique:

Tokamak.
Réacteur en forme de tore utilisant des bobines à champ magnétique et un courant induit dans le plasma pour le canaliser. À son stade de développement actuel, il fonctionne par impulsion et ne peut donc pas fournir une énergie constante.

Stellarator.
Même principe que le Tokamak, mais sans l'induction de courant. Il fonctionne en continu, mais sur de courtes périodes.

Ces types de réacteurs produisent certains déchets radioactifs à basse ou moyenne énergie sous forme de rayonnement ionisant bêta (électron ou positron), une plaque d'aluminium peut l'arrêter.

Confinement inertiel:

Striction axiale.
Dans une cavité spécialement aménagée, une pastille de combustible de deutérium/tritium est placée au centre d'un vaste réseau de fils de tungstène. Une forte impulsion électrique (20 millions d'ampères pendant 100 nanosecondes) vaporise les fils. Le plasma obtenu est comprimé par son propre champ magnétique et émettra de très grandes quantités de rayons X qui seront dirigés vers le combustible. La compression et l'élévation de température qu'ils provoquent amorceront la fusion.

La striction axiale émet des rayons X très dangereux, l'énergie thermique qu'ils dégagent peut atteindre les 300 milliards de watts.

Confinement par laser.
Des lasers surpuissants chauffent jusqu'à vaporiser une petite quantité de deutérium/tritium, la réaction de fusion est amorcée par la chaleur des lasers et la pression qu'ils exercent sur la pastille de combustible.

Les réacteurs à confinement inertiel ne permettent l'obtention de fusion que sur de très coutes périodes. Le processus de recharge est incompatible avec la production continu. C'est une voie fermé de la recherche en production d'énergie, mais ce type de fusion débouchera probablement sur la création d'un nouveau type de bombe H.


Note : ce texte est un résumé des processus et des méthodes de fusion. De nombreuses autres variables entrent en ligne de compte. Surtout, les produits résultants des différentes méthodes sont dépendants du combustible employé.

     
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Rédaction

Fiche rédigée par Irolaan, le 05 Octobre 2009.

Dernière édition par Topaze.

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