L’AIEA, le centre mondial pour la coopération dans le domaine nucléaire a simplifié pour nous le principe de Fusion par Confinement Magnétique. C’est une énergie très intéressante mais très complexe à produire et à maintenir. Pour que l’énergie de fusion devienne une source d’énergie commercialement viable, il faut trouver un moyen stable et fiable de la produire.
C’est quoi l’Énergie de Fusion
Nous savons tous qu’il existe trois états de la matière : l’état solide, l’état liquide et l’état gazeux. Un gaz porté à très haute température devient un plasma.
À l’état plasma, les électrons sont arrachés aux atomes. Un atome sans électrons en orbite autour du noyau est dit ionisé et appelé ion. Le plasma est donc fait d’ions et d’électrons libres. Les scientifiques peuvent y stimuler les ions de sorte qu’ils entrent en collision, fusionnent et libèrent de l’énergie.
L’énergie de fusion provient de la « fusion » de noyaux atomiques légers. Lorsque deux de ces noyaux fusionnent, le noyau résultant est légèrement plus léger que leur somme. La différence de masse ne disparaît pas mais se transforme en énergie.
Cette infime perte de masse génère une quantité énorme d’énergie qui rend l’énergie de fusion extrêmement intéressante.
Confinement magnétique pour maîtriser le plasma
Le plasma est chaotique, extrêmement chaud et sujet à des turbulences et autres instabilités. Donc, il devient difficile de maintenir un plasma stable pour en extraire de l’énergie. Cependant, les chercheurs ont fait d’énormes progrès pour la compréhension, la modélisation et le contrôle du plasma.
Les scientifiques font donc appel à des dispositifs de confinement magnétique pour manipuler les plasmas. Les réacteurs à fusion les plus courants de ce type sont les tokamaks et les stellarators. Ce sont actuellement les plus prometteurs pour les centrales à fusion du futur.
Les deux tirent parti du fait que les particules chargées réagissent aux forces magnétiques. Les ions sont confinés dans les réacteurs par de puissants aimants. Les électrons sont aussi confinés par les forces des réacteurs.
Les forces magnétiques font tourner les particules dans les chambres annulaires des réacteurs pour les empêcher de sortir du plasma.
Des solutions avec deux types de réacteurs
Les configurations de stellarators sont compliquées à construire. Donc, la plupart des expériences actuelles sur la fusion se font avec des tokamaks : abréviation d’une expression russe signifiant « chambre toroïdale à bobines magnétiques ». Une soixantaine de tokamaks et une dizaine de stellarators sont actuellement en exploitation.
Le stellarator (de stellar : stellaire, et generator : générateur) est un dispositif destiné à la production de réactions contrôlées de fusion nucléaire proche du tokamak.
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Les deux types de réacteurs ont leurs avantages. Les tokamaks sont meilleurs pour maintenir les plasmas à température élevée. Les stellarators pour les maintenir stables. Les tokamaks sont plus répandus aujourd’hui mais il est fort probable que les stellarators deviennent la solution privilégiée pour les futures centrales à fusion.
Les chercheurs peuvent aujourd’hui porter des plasmas à des températures très élevées. Et ce grâce à de puissants aimants pour manipuler les plasmas et d’autres matériaux pouvant résister aux conditions extrêmes des chambres des réacteurs. Les installations expérimentales citées ci-dessus, telles que le tokamak et le stellarator, sont primordiales pour espérer atteindre une viabilité de la production d’énergie de fusion.
Je félicite la sciences