Fusion nucléaire
Réunion de noyaux légers, comme le deutérium et le tritium, en un noyau plus lourd, avec libération d’énergie ; c’est le processus qui alimente le Soleil et une voie expérimentale de production d’électricité.
La réaction de fusion la plus accessible est la réaction deutérium-tritium (D-T) :
Elle exige un plasma à environ 100 à 150 millions de °C. Pour l’ignition, le triple produit de Lawson (densité × température × temps de confinement) doit dépasser environ 3 × 1021 keV·s/m3. Deux grandes approches coexistent :
- Confinement magnétique : tokamaks (ITER, JET, JT-60SA, SPARC) et stellarators (Wendelstein 7-X).
- Confinement inertiel : des lasers compriment des pastilles de combustible. La National Ignition Facility américaine a obtenu un gain sur cible supérieur à 1 en décembre 2022 (3,15 MJ produits pour 2,05 MJ d’énergie laser), puis a dépassé 5 MJ, alors que l’énergie prélevée au réseau par les lasers avoisine 300 MJ.
Les indicateurs principaux sont Qplasma (puissance de fusion rapportée à la puissance de chauffage) et Qengineering (électricité nette). ITER, en France, vise Q = 10 avec 500 MW de puissance de fusion ; son calendrier révisé repousse l’exploitation D-T à la fin des années 2030. Des entreprises privées comme Commonwealth Fusion Systems, Helion et TAE visent des centrales pilotes dans les années 2030.
Restent à résoudre : la production de tritium dans des couvertures au lithium (le tritium est rare, environ 20 kg dans le monde), des matériaux qui résistent aux dommages des neutrons de 14 MeV, et une densité de puissance rentable. La fusion ne produit pas de déchets de haute activité à vie longue, mais les structures activées doivent être gérées. Contrairement à la fission, il n’y a pas de réaction en chaîne susceptible de s’emballer.
Termes associés
Tous les termes →- Fission nucléaire
Division d’un noyau lourd, comme l’uranium 235 ou le plutonium 239, en noyaux plus légers après absorption d’un neutron, avec libération d’environ 200 MeV d’énergie et de nouveaux neutrons.
- Cycle du thorium
Cycle du combustible nucléaire fondé sur le thorium 232 fertile, qui absorbe un neutron et se transforme en uranium 233 fissile, en alternative au combustible uranium-plutonium.
- Sievert (dose de rayonnement)
Unité SI de dose efficace, qui pondère l’énergie de rayonnement absorbée selon le type de rayonnement et la sensibilité des tissus pour estimer le risque sanitaire stochastique ; 1 Sv = 1 J/kg.
- Petit réacteur modulaire (SMR)
Réacteur nucléaire d’au plus 300 MWe environ par module, conçu pour être fabriqué en usine et déployé par modules pour réduire la durée de construction et le risque de financement.