Énergie thermonucléaire: état et perspectives

L'article examine les raisons pour lesquelles, jusqu'à présent, la fusion thermonucléaire contrôlée n'a pas trouvé d'application industrielle.

Quand dans les années cinquante du siècle dernier, de puissantes explosions ont secoué la Terre bombes à fusionil semblait qu'avant une utilisation pacifique énergie de fusion nucléaire il en reste très peu: une ou deux décennies. Il y avait des raisons pour un tel optimisme: seulement 10 ans se sont écoulés depuis le moment où la bombe atomique a été utilisée jusqu'à la création du réacteur qui produisait de l'électricité.

Mais la tâche de freiner fusion s'est avéré inhabituellement complexe. Des décennies se sont écoulées les unes après les autres et l'accès à des réserves d'énergie illimitées n'a jamais été obtenu. Pendant ce temps, l'humanité, brûlant des ressources fossiles, a pollué l'atmosphère avec des émissions et l'a surchauffée avec des gaz à effet de serre. Les catastrophes de Tchernobyl et de Fukushima-1 ont discrédité l'énergie nucléaire.

Qu'est-ce qui nous a empêchés de maîtriser un processus de fusion aussi prometteur et sûr, qui pourrait à jamais éliminer le problème de l'approvisionnement énergétique de l'humanité?

Initialement, il était clair que pour que la réaction ait lieu, il était nécessaire de rapprocher les noyaux d'hydrogène si étroitement que les forces nucléaires pourraient former le noyau d'un nouvel élément - l'hélium avec la libération d'une quantité importante d'énergie. Mais les noyaux d'hydrogène sont repoussés les uns des autres par les forces électriques. Une évaluation des températures et des pressions auxquelles la réaction thermonucléaire contrôlée commence a montré qu'aucun matériau ne peut résister à de telles températures.

Pour les mêmes raisons, le deutérium pur, l'isotope de l'hydrogène, a été rejeté. Après avoir dépensé des milliards de dollars et des décennies, les scientifiques ont finalement pu allumer la flamme thermonucléaire pendant très peu de temps. Reste à apprendre à retenir le plasma de fusion pendant longtemps. Il a fallu passer de la modélisation informatique à la construction d'un véritable réacteur.

À ce stade, il est devenu clair que les efforts et les ressources d'un État distinct ne seraient pas suffisants pour la construction et l'exploitation de pilotes et d'usines pilotes. Dans le cadre de la coopération internationale, il a été décidé de mettre en œuvre un projet de réacteur thermonucléaire expérimental d'une valeur de plus de 14 milliards de dollars.

Mais en 1996, les États-Unis ont cessé leur participation et, par conséquent, le financement du projet. Pendant un certain temps, la mise en œuvre s'est faite aux dépens du Canada, du Japon et de l'Europe, mais n'a jamais abouti à la construction du réacteur.

Le deuxième projet, également international, est en cours de réalisation en France. Le confinement du plasma à long terme se produit en raison d'une forme spéciale du champ magnétique - sous la forme d'une bouteille. La base de cette méthode a été posée par les physiciens soviétiques. D'abord installation de type "Tokamak" devrait donner plus d'énergie à la sortie que celle dépensée pour allumer et maintenir le plasma.

D'ici 2012, l'installation du réacteur devrait être terminée, mais il n'y a aucune information sur la réussite de l'exploitation. Le bouleversement économique de ces dernières années a peut-être modifié les plans des scientifiques.

Difficultés à réaliser une fusion contrôlée engendré beaucoup de spéculations et de faux rapports sur le soi-disant Réaction de fusion thermonucléaire «froide». Malgré le fait qu'aucune capacité physique ou loi n'a encore été trouvée, de nombreux chercheurs affirment son existence. Après tout, les enjeux sont trop importants: des prix Nobel pour les scientifiques à la domination géopolitique de l'État, qui maîtrise une telle technologie et accède à l'abondance énergétique.

Mais chacun de ces messages est exagéré ou franchement faux. Les scientifiques sérieux se rapportent à l'existence d'une réaction similaire avec scepticisme.

Les réelles possibilités de maîtrise de la synthèse et le début de l'exploitation industrielle des réacteurs thermonucléaires sont repoussés au milieu du XXIe siècle. À ce moment, il sera possible de sélectionner les matériaux nécessaires et de déterminer son fonctionnement en toute sécurité. Étant donné que ces réacteurs fonctionneront avec du plasma à très basse densité, sécurité de l'énergie de fusion sera beaucoup plus élevé que les centrales nucléaires.

Toute violation dans la zone de réaction «éteindra» immédiatement la flamme thermonucléaire. Mais les mesures de sécurité ne doivent pas être négligées: la puissance unitaire des réacteurs sera si grande qu'un accident, même dans les circuits d'extraction de chaleur, peut entraîner à la fois des victimes et une pollution de l'environnement. La seule chose qui reste est petite: attendez 30 à 40 ans et voyez l'ère de l'abondance énergétique. Si nous survivons, bien sûr.