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Une expérience de fusion nucléaire bat le record de production d’énergie

Crédits : UKAEA

Le réacteur à fusion Joint European Torus a récemment libéré un record de 59 mégajoules d’énergie. Ce projet expérimental, qui utilise le même type de réactions ayant lieu dans les étoiles, est conçu pour aider à ouvrir la voie à ITER.

À l’œuvre dans le cœur des étoiles, le processus de fusion nucléaire consiste à fusionner des noyaux atomiques pour former des noyaux plus lourds. Depuis plusieurs années, des physiciens nucléaires cherchent à reproduire ce processus stellaire à plus petite échelle dans des réacteurs, celui-ci promettant de libérer une quantité phénoménale d’énergie propre. Le Joint European Torus (JET), situé près d’Oxford, en Angleterre, est l’un de ces réacteurs.

Deutérium et tritium

Le JET, qui a commencé à fonctionner en 1983, utilise du deutérium et du tritium (des isotopes de l’hydrogène) comme carburant. Alors qu’un atome d’hydrogène ne propose pas neutron dans son noyau, un atome de deutérium en propose un, tandis qu’un atome de tritium en propose deux. C’est actuellement la seule centrale électrique au monde capable de fonctionner avec du combustible deutérium-tritium. Or, de tous les combustibles possibles pour la fusion nucléaire, la combinaison de deutérium et de tritium est celle qui fusionne le plus facilement et à la température la plus basse. Cependant, sa manipulation pose un certain nombre de défis.

Par exemple, la fusion deutérium-tritium peut générer des quantités dangereuses de neutrons à haute énergie, chacun se déplaçant à près de 190 millions de km/h, soit 17,3% de la vitesse de la lumière. Un blindage spécial est donc nécessaire dans ces expériences. Ici, l’ancien revêtement en carbone du réacteur JET a été remplacé entre 2009 et 2011 par un mélange de béryllium et de tungstène, le même que celui proposé dans l’installation ITER en cours de construction dans le sud de la France. Cette nouvelle paroi métallique est en effet plus résistante aux contraintes de la fusion.

En outre, rappelons que le tritium est radioactif. Il nécessite ainsi une manipulation spéciale. De plus, alors que le deutérium est abondamment disponible dans l’eau de mer, le tritium est quant à lui extrêmement rare. Pour l’heure, l’isotope est produit dans les réacteurs à fission nucléaire. Toutefois, les futures centrales à fusion pourront émettre des neutrons capables de générer leur propre combustible au tritium.

fusion nucléaire
ITER, en construction dans le sud de la France. L’installation s’appuiera sur les travaux réalisés au JET. Crédits : ITER

Nouveau record pour ce réacteur à fusion

JET avait déjà établi un record mondial d’énergie générée par la fusion nucléaire en 1997 avec des plasmas produisant 22 mégajoules d’énergie. Dans le cadre de nouvelles expériences, le réacteur aurait produit il y a quelques jours des plasmas extrêmement chauds ayant libéré un record de 59 mégajoules d’énergie en utilisant seulement 170 microgrammes de combustible deutérium-tritium. Cela représente l’équivalent de la quantité d’énergie libérée par l’explosion de quatorze kilogrammes de TNT. « En comparaison, produire autant d’énergie thermique nécessite 1,06 kg de gaz naturel ou 3,9 kg de lignite« , souligne à LiveScience Athina Kappatou, physicienne à l’Institut Max Planck de physique des plasmas à Garching, en Allemagne.

Notez que les électroaimants en cuivre utilisés par le réacteur ne pouvaient fonctionner que pendant environ cinq secondes en raison de la chaleur dégagée. En effet, il ne s’agit que d’un projet expérimental qui n’a tout simplement pas été conçu pour offrir plus. Le but est simplement d’ouvrir la voie à ITER qui devrait démarrer ses propres expériences impliquant le deutérium-tritium en 2035. Cette installation utilisera des aimants supraconducteurs refroidis cryogéniquement conçus pour fonctionner indéfiniment.