La fusion nucléaire – ITER, son passé, son coût et son futur

Résumé du document

Le thème principal de notre travail est la fusion nucléaire. Nous avons donc décidé d'orienter celui-ci autour d'ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor) qui est un projet d‟envergure internationale portant sur un réacteur à fusion expérimental basé sur le confinement magnétique. Afin de bien comprendre ses enjeux et objectifs, il nous paraissait indispensable d'analyser le projet lui-même mais également ce qui l'a précédé et ce qui lui succédera. Notre approche n'étant pas simplement « historique », nous avons abordé des thèmes plus techniques et ce, toujours dans l‟objectif de bien comprendre en quoi consiste la fusion nucléaire en général et ITER en particulier. Nous avons choisi de nous intéresser à ce projet car les principales recherches scientifiques actuelles concernant la fusion nucléaire y sont consacrées. Nous avons également décidé de faire une comparaison des différentes énergies existantes afin de situer la viabilité économique, environnementale et industrielle de l'énergie de fusion.

Le Soleil est l'étoile la plus proche de la Terre, à environ 150 millions de km. Comme toute étoile, le Soleil est une boule de gaz chaud qui rayonne. Mais d‟où vient cette énergie rayonnée sous forme de lumière visible ? Les physiciens ont répondu à cette question en analysant le coeur en fusion.
L'énergie du Soleil provient de réactions thermonucléaires exothermiques ou encore des réactions de fusion nucléaire qui transforment, en son noyau, l'hydrogène en hélium.
La propriété intéressante de ces réactions est que la masse du noyau d'hélium (produit) est inférieure à la somme des masses des deux protons initiaux (réactifs) 1: il y a donc une perte de masse au cours de cette réaction de fusion. Par sa théorie de la relativité, Einstein démontra en 1905 que la masse peut se transformer en énergie et inversement et ce, selon la formule E = Δmc². Cette relation masse-énergie explique certainement la notoriété de cette formule car cela a fait entrevoir la possibilité d'extraire à partir de la masse de la matière des énergies énormes.
Dans le coeur du soleil, siège des réactions de fusion nucléaire, environ 620 millions de tonnes d'hydrogène sont transformées, chaque seconde, en 615,74 tonnes d‟hélium. La différence est convertie en énergie qui est à l‟origine de la lumière visible et de chaleur pour nous. Le défaut de masse de plus de 4,26 tonnes correspond à une production d‟énergie d‟environ 1014 kWh et ce, chaque seconde. Ce chiffre est colossal et est à mettre en rapport avec les 11,1 milliards de tonnes équivalent pétrole soit 1,29.1014 kWh qui représentaient la consommation mondiale énergétique totale pour l‟année 2004.

Extraits

[...] En effet l‟énergie électrique étant difficilement stockable, la souplesse d‟utilisation de cette énergie hydroélectrique et le fait que l‟eau soit stockable (barrages ) sont deux facteurs qui permettent de répondre à des variations de la demande en électricité. La production reste cependant limitée en fonction des climats ou encore des pompages ou retenues réalisés. En ce qui concerne l‟aspect économique de l‟énergie hydroélectrique, les coûts d‟investissement peuvent être plus ou moins élevés en fonction de la taille de la centrale construite ou du type de technologie mis en œuvre. [...]

[...] La première distinction à faire est celle entre énergies primaire et secondaire. Comme l‟indique leur nom, les énergies primaires sont celles que trouve dans la nature et qui sont pratiquement prêtes à l‟emploi, tandis que les énergies secondaires requièrent certaines transformations, de la plus simple à la plus complexe, afin de constituer une source d‟énergie utile pour l‟homme. La seconde distinction concerne la théorie physique à laquelle les sources d‟énergie 71 Fusion - CEA 53 Annexe 6 se réfèrent et on peut dés lors classifier certaines énergies comme classiques et d‟autres comme relativistes. [...]

[...] La demande croissante d‟énergie de la part des économies émergentes, comme la Chine et l‟Inde, ainsi que la croissance démographique peuvent expliquer, en partie, les tensions actuelles et futures sur le marché de l‟énergie. Une étude de l‟Agence internationale de l‟énergie (AIE) montre que la demande énergétique mondiale devrait augmenter d‟une soixantaine de pour cent d‟ici à 2030 si les politiques gouvernementales restent inchangées. En envisageant la mise en place de mesures restrictives et en utilisant notamment de nouvelles énergies, cette croissance est tout de même estimée aux alentours de quarante pour cent. [...]

[...] De la fusion par confinement 4. Autres Sources P3 P9 P9 P9 P10 P11 P11 P13 P14 P15 P15 P16 P16 P17 P19 P19 P19 P20 P21 P22 P22 P24 P25 P27 P29 P29 P29 P31 P32 P32 P34 P35 P36 P36 P37 P39 P40 P41 P42 P43 P43 P43 P44 P45 P46 P47 P47 P Annexe 6 Comparaison et viabilité économique 1. Etat actuel du marché de l‟énergie 2. Les sources d‟énergie 3. Les énergies fossiles 4. Les énergies renouvelables L‟énergie éolienne L‟énergie solaire a. [...]

[...] La fusion nucléaire en fait évidemment partie tout comme les énergies éolienne et solaire. 2.ITER et ses successeurs : le programme complet sur l'énergie de fusion : le FastTrack Au cours de ces dernières années, la physique des plasmas, la science des matériaux ainsi que les technologies relatives à la fusion nucléaire ont connu un essor sans précédent. Après de longues recherches théoriques, des laboratoires expérimentaux ont été construits. Les principales études se concentrent dorénavant sur la détermination de la technologie de fusion nucléaire la plus apte à être appliquée commercialement c'est-à-dire à un passage à la production industrielle. [...]