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Dossier | La défense | L'énergie nucléaire : fusion et fission

La fusion thermonucléaire (2/3)

Mis à jour en décembre 2006

L'énergie nucléaire : fusion et fission

 LA FUSION THERMONUCLÉAIRE DANS LES ÉTOILES

La fusion est le mariage de noyaux légers qui donne naissance à des noyaux plus lourds comme l’hélium, par exemple. Elle s’accompagne d’une très forte libération d’énergie.
Cette réaction est difficile à réaliser car les forces nucléaires qui lient les nucléons n’agissent qu’à très faible distance alors que la force électrique crée une barrière répulsive qui empêche les noyaux des atomes, qui sont chargés positivement, de s’approcher assez près les uns des autres.
Pour passer cette barrière, les noyaux doivent se trouver dans un état d’agitation thermique très grand. C’est le cas lorsqu’ils sont portés à très haute température.
La fusion existe naturellement dans les environnements extrêmement chauds que sont les étoiles, comme le Soleil. Il y a, au cœur du Soleil, une température de l’ordre de plusieurs dizaines de millions de degrés qui permet la fusion de noyaux légers comme ceux d’hydrogène en hélium. Ces réactions de fusion thermonucléaire libèrent beaucoup d’énergie et expliquent la très haute température de cet astre qui atteint en surface les 5 700 °C. Une très petite partie de l’énergie rayonnée par le Soleil atteint la Terre et permet la vie sur celle-ci.
Dans des étoiles plus massives que le Soleil, des températures encore plus hautes permettent la fusion de noyaux plus lourds que ceux de l’hydrogène. Ces réactions produisent, entre autres, des noyaux de carbone, d’oxygène et même de fer au cœur des étoiles les plus chaudes.

“Un défi pour l’homme : parvenir un jour à maîtriser l’énergie exceptionnelle qui se dégage de la fusion.”


  “ Grâce aux températures extrêmes du Soleil ou des étoiles, la fusion naturelle se produit. ”

LA FUSION SUR TERRE

L’homme cherche à maîtriser les réactions de fusion pour récupérer cette fabuleuse énergie. Il a réussi à maîtriser celle-ci dans les bombes nucléaires de type H mais pas encore pour produire de l’électricité. Pour une application civile de la fusion, la réaction la plus étudiée est la fusion de deux noyaux d’isotopes de l’hydrogène, le deutérium et le tritium qui fusionnent pour créer un noyau plus lourd, celui de l’hélium. Pour atteindre des températures très élevées et des densités suffisantes de noyaux et pour augmenter la probabilité qu’ils se rencontrent, l’homme se heurte à de nombreuses difficultés techniques.
Deux types d’expériences sont étudiés en laboratoire :
à faible concentration, le mélange d’isotopes d’hydrogène gazeux (deutérium et tritium) à fusionner peut être renfermé à l’intérieur de parois immatérielles créées par des champs magnétiques. Les noyaux sont portés à plus de 100 millions de degrés dans des machines appelées Tokamak ;
à forte concentration, le mélange d’isotopes d’hydrogène à fusionner est contenu dans une microbille que l’on irradie très rapidement avec des faisceaux de lasers très puissants.

 

Schéma du principe d'un Tokamak
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  Tokamak 
Machine de fusion en forme de tore.
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