Stăpânirea fuziunii nucleare Dosar științific și tehnic, prezentări generale; Geoconfluențe
Fuziunea nucleară - procesul prin care două nuclee atomice ușoare se combină pentru a forma unul mai greu și eliberează energie - este procesul care funcționează în inima soarelui. În ce condiții ar putea fi valorificat pentru a contribui la satisfacerea viitoarelor nevoi energetice ale umanității? În interiorul Soarelui, nucleele de hidrogen se ciocnesc și se îmbină la temperaturi extrem de ridicate (în jur de 15 milioane ° C) și sub presiuni gravitaționale enorme: 600 de milioane de tone de hidrogen sunt topite fiecare în heliu. Pe Pământ, forțele gravitației sunt prea slabe pentru a menține singure o izolare suficientă a nucleelor. Temperaturile trebuie să fie și mai mari (de aproximativ zece ori mai mari!) Și izolația creată prin alte mijloace pentru ca reacțiile de fuziune să aibă loc.
Controlul uman al fuziunii este o provocare considerabil, care va implica oameni de știință și ingineri din întreaga lume. Cercetarea privind fuziunea a progresat enorm în ultimele decenii, ducând la experimentul internațional ITER, ale cărui obiective principale sunt: să arate că fuziunea poate fi utilizată pentru a produce energie; furnizați datele necesare pentru proiectarea și operarea primei centrale electrice de fuziune. Scopul pe termen lung este de a crea reactoare prototip care să funcționeze în siguranță, să respecte mediul și să fie viabile din punct de vedere economic. Proiectul ITER le va permite oamenilor de știință să studieze, pentru prima dată, fizica unei plasme arzătoare *, încălzită prin reacții de fuziune internă și menținută pentru perioade „lungi” (mai mari de 300 de secunde) datorită izolației magnetice (tokamak).
* Plasma: starea materiei (cum ar fi stările solide, lichide și gazoase) alcătuită dintr-un amestec de particule încărcate: ioni încărcați pozitiv și electroni încărcați negativ. Un gaz izolant la temperaturile obișnuite poate fi ionizat la temperaturi foarte ridicate, „supa” de electroni liberi și nuclei atomici obținuți este o plasmă, un fluid care conduce electricitatea.
O scurtă istorie a cercetării fuziunii nucleare
Încă din 1919, Jean Perrin a propus ideea că sinteza heliului (He) din hidrogen (H) ar face posibilă captarea unei energii fabuloase. Din 1951 s-au dezvoltat cercetări sistematice privind controlul reacțiilor termonucleare, mai întâi în Statele Unite, apoi în fosta URSS, în Marea Britanie și în Franța, la centrele CEA din Fontenay aux Roses, Saclay și Grenoble, regrupate în 1984 în Cadarache. . Proiectul Tore Supra, lansat în 1978, a fost conceput pentru a studia plasmele într-o stare cvasi-stabilă. Intrat în serviciul operațional în 1988 la Centrul CEA din Cadarache, rezultatele obținute l-au făcut un model pentru dezvoltarea proiectului ITER.
La nivel european, programul „fuziune” a reușit să combine toate eforturile statelor membre (plus Elveția) pentru a face cel mai mare pas posibil: „Joint European Torus” (JET), tokamak (a se vedea mai jos) cel mai mare și cel mai mare puternic în lume la acea vreme, a intrat în funcțiune în 1983 la Abingdon lângă Oxford în Regatul Unit, propulsând astfel Europa în prim-planul cercetării internaționale în materie de fuziune. Toate programele europene sunt coordonate din 1959 de către o asociație Euratom - CEA.
Înregistrările s-au succedat în întreaga lume: în 1993, „Tokamak Fusion Test Reactor” (TFTR) a furnizat 6 MW de putere; în 1997, JET, cu amestecul deuteriu - tritiu, a furnizat 16 MW putere de fuziune; mai recent, în 2003, Tore Supra a obținut o descărcare de mai mult de șase minute cu o energie de aproximativ 300 kWh (2,8 MW de putere).
Ca urmare a predecesorilor săi, principalul obiectiv științific al ITER va fi realizarea și studierea plasmelor care produc 500 MW putere de fuziune în perioade de 400 de secunde, adică plasme care produc de 10 ori mai multă energie decât energia injectată.
În timpul primului deceniu al secolului 21, au fost urmărite două linii de cercetare pentru a produce o plasmă suficient de fierbinte, pentru a o menține limitată suficient timp și pentru a recupera energia eliberată de reacțiile de fuziune:
1) Calea tokamak, conform principiului fuziunii prin confinare magnetică, proiectată în jurul unei camere torice în care este injectată plasma, înconjurată de bobine producând un câmp magnetic intens.
2) Prin bombardarea combustibilului folosind fascicule laser conform principiului așa-numitei fuziuni inerțiale. Această cale este conturată, în Franța, în fundalul aplicațiilor militare ale CEA, la Centrul Valduc (în Burgundia lângă Dijon) și în așteptarea rezultatelor care vor fi obținute prin laserul mega-joule produs la Centrul d "studiu științific și tehnic al Aquitaine (CESTA) al CEA *.