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Fusion nucléaire : l'interminable quête d'une énergie propre

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Depuis des décennies, les physiciens tentent de maîtriser les réactions nucléaires qui se déroulent au cœur des étoiles. Avec l'espoir, un jour, d'en tirer une électricité abondante sans les inconvénients, en termes de sûreté et de déchets, des centrales à fission.

Cet article est issu du magazine Les Indispensables de Sciences et Avenir n°214 daté juillet/ septembre 2023.

"La fusion est l'énergie du futur et elle le restera toujours". L'aphorisme, célèbre chez les physiciens, en dit long sur la difficulté à maîtriser cette réaction à l'œuvre au cœur des étoiles, et réalisée sur Terre pour la première fois en 1934 sous l'égide du physicien néo-zélandais Ernest Rutherford. Des noyaux de deutérium - un isotope de l'hydrogène -avaient alors fusionné en hélium tout en libérant de l'énergie dans un accélérateur de particules. Le tout avec un rendement insignifiant, interdisant d'envisager une production d'énergie par ce biais.

Parvenir à reproduire la fusion de façon industrielle pourrait pourtant résoudre une bonne partie des problèmes de l'humanité. Rapportée à un kilogramme de combustible, la fusion libère en effet quatre fois plus d'énergie que la fission de nos centrales nucléaires. Un réacteur de 1.000 mégawatts (MW) ne consommerait que 250 kilogrammes de combustible par an, à comparer avec les 2,7 millions de tonnes brûlées dans une centrale à charbon de même puissance. Le tout sans produire de déchets radioactifs à vie longue et dans des conditions de sécurité évitant tout emballement : privé d'énergie, un réacteur s'arrêterait spontanément. Reste à trouver le bon combustible… et le moyen de déchaîner les forces considérables nécessaires pour vaincre la répulsion électrique entre les noyaux !

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La première tentative de contrer ces forces répulsives a été militaire - et américaine -, avec l'explosion, en 1952, de la première bombe à hydrogène, Ivy Mike, sur un atoll des îles Marshall : une bombe à fission avait fourni assez d'énergie pour déclencher la fusion de noyaux de deutérium. Dès cette époque, les physiciens ont compris qu'une fusion contrôlée ne serait possible qu'en chauffant la matière à des températures d'au moins 150 millions de degrés, tout en s'assurant que ce plasma, cette soupe de particules, n'entre pas en con[...]

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