Qu'est-ce que la fusion nucléaire?

À la fin du XIXe siècle, des mesures spectroscopiques de la lumière du soleil avaient révélé que le Soleil contenait une grande quantité d'hydrogène et une petite quantité d'hélium. Les scientifiques en étaient parfaitement conscients au cours des premières décennies du XXe siècle, mais la relativité n'ayant été introduite que récemment et la physique quantique étant encore à ses débuts, il n'était pas possible d'appliquer cette observation au problème de la production d'énergie par les étoiles. C'était un mystère complet jusqu'au début des années 1920, lorsque le physicien britannique Francis Aston découvrit que la masse combinée de quatre atomes d'hydrogène était légèrement supérieure à la masse d'un seul atome d'hélium. La théorie d'Einstein prédit que cette différence de masse serait convertie en énergie et Aston a donc émis l'hypothèse que les étoiles produisaient de l'énergie en fusionnant des atomes d'hydrogène en hélium. Cette hypothèse a été validée au cours des 20 prochaines années et la théorie de la fusion stellaire est désormais considérée comme l'un des triomphes de la physique moderne.

Nous avons aussi rapidement compris que les réactions de fusion pouvaient produire d’énormes quantités d’énergie utile. Non seulement cela, mais le carburant (hydrogène) dont il aurait besoin est si abondant sur la Terre qu'il est effectivement illimité, et le seul déchet produit est l'hélium, qui n'est pas toxique et ne contribue pas au réchauffement planétaire.

Cet article traitera de ce qu'est la fusion nucléaire et de ses implications en tant que source d'énergie.

Conversion masse-énergie

Contrairement à la chimie, la masse n'est pas conservée dans une réaction nucléaire. On trouvera toujours que la masse des produits de la réaction est différente de la masse des réactifs. Cette différence de masse s'appelle le défaut de masse, que nous écrivons comme m. La masse semble disparaître car le défaut de masse est transformé en énergie par l’équation d’Einstein. L'énergie obtenue à partir de la réaction est E = ∆mc². Pour obtenir de l'énergie utile, il faut que ∆m soit positif. Dans une réaction de fusion, cela signifie que nous voulons que la masse du produit soit légèrement inférieure à la masse des réactifs, telle qu'un atome d'hélium étant légèrement plus légère que quatre atomes d'hydrogène. En fission, cela signifie que nous voulons que la masse des produits soit inférieure à la masse du réactif, par exemple un atome d’uranium légèrement plus massif que la masse combinée des neutrons et des atomes de krypton et de baryum que la réaction produit. Effectuer les réactions dans des directions opposées demanderait plus d'énergie que cela ne serait libéré: il est en principe possible de scinder un atome d'hélium en hydrogène, mais ce processus consommerait plus d'énergie que ce qui serait libéré.

Énergie de liaison

Même si le nombre de nucléons reste le même dans la réaction, pourquoi un atome d'hélium est-il plus léger que quatre atomes d'hydrogène et pourquoi un atome d'uranium est-il plus lourd que la masse combinée d'un atome de krypton et d'un atome de baryum? Où est exactement la masse supplémentaire? Pour commencer à répondre à cette question, écrivons l’équation de conservation de l’énergie pour la réaction. Soit Ep l'énergie de masse d'un proton (qui est presque exactement égale à l'énergie de masse d'un atome d'hydrogène, nous négligeons l'électron puisque sa masse est d'environ 1/2 000 de celle du proton), En l'énergie de masse de un neutron, E-He, l'énergie de masse d'un atome d'hélium, et E l'énergie libérée par la réaction. L'équation énergétique est:

Cela nous dit qu'il existe deux termes pour l'énergie totale stockée dans le noyau d'un atome d'hélium. La première est l'énergie de masse de ses quatre nucléons (deux protons et deux neutrons, nous traitons leurs énergies de masse comme à peu près égales puisque l'énergie de masse d'un proton est d'environ 999/1000 celle d'un neutron) et la seconde est un terme négatif avec une valeur absolue de ∆E. Cette énergie négative est appelée énergie de liaison. Elle correspond à l'énergie potentielle totale de l'interaction dans laquelle la force nucléaire forte maintient tous les nucléons ensemble moins l'énergie potentielle électrique de la force répulsive de Coulomb entre particules chargées. L'énergie de liaison est négative car une particule devrait faire un travail (perdre de l'énergie cinétique) pour s'échapper du noyau. L'énergie de liaison par nucléon est une propriété caractéristique des atomes d'un élément donné. Cette énergie est illustrée dans le graphique suivant:

Remarque: Représente la valeur absolue de l’énergie de liaison. Source: Wikimedia Commons

Une règle importante est que si les noyaux produits d'une réaction ont une énergie de liaison par nucléon inférieure (supérieure en valeur absolue et donc supérieure sur le graphique, mais inférieure au sens d'être plus négatif), l'énergie sera libérée. Pour comprendre pourquoi tel est le cas, imaginez un état intermédiaire après la réaction (fusion ou fission) dans lequel un noyau de produit existe pendant un instant sous la forme d’un état non lié constitué d’un fouillis de protons et de neutrons non en interaction. Pour devenir un noyau, le tas de nucléons doit devenir lié en interagissant via la force nucléaire forte. L'énergie de cette interaction est l'énergie de liaison, qui est négative, de sorte que l'énergie totale du système constitué de la pile de nucléons est réduite lorsque celui-ci se transforme en un véritable noyau. Mais l'énergie doit être conservée, donc pour que le système diminue son énergie interne, il doit avoir expulsé de l'énergie dans son environnement.

Vous pouvez également voir sur le graphique que des éléments plus lourds que le fer libèrent de l'énergie lorsqu'ils sont divisés et que des éléments plus légers que le fer libèrent de l'énergie lorsqu'ils sont fondus. Le fer est l'élément le plus stable et il n'y a pas de réaction qui puisse scinder ou fusionner le fer tout en libérant de l'énergie.

Comment provoquer la fusion

Nous avons établi ce qui se passe pendant la fusion nucléaire, mais nous devons également savoir comment faire fondre deux noyaux atomiques.

Les noyaux atomiques, constitués de neutrons non chargés et de protons chargés positivement, sont tous chargés positivement et se repoussent donc mutuellement. Cependant, lorsque la séparation entre deux noyaux est comparable au diamètre nucléaire, une nouvelle force appelée force nucléaire puissante devient active. Contrairement à la force électrostatique, qui a une portée infinie, la force nucléaire forte a une portée finie. Par conséquent, aucune interaction nucléaire forte ne se produira entre les noyaux séparés par une distance supérieure à cette portée. Cependant, contrairement à la force électrostatique, la force puissante est attractive et maintient les protons et les neutrons ensemble contre la force électrique répulsive. Deux noyaux vont fusionner si nous pouvons les rapprocher suffisamment pour que la puissante force nucléaire puisse maîtriser la force électrostatique.

Plutôt que de penser aux forces ici, le tableau sera plus clair si nous pensons en termes d’énergie potentielle, et pour une première étape, adoptons une approche classique naïve qui ignore la mécanique quantique. Une particule de charge q chargée positivement, comme le noyau d'un atome d'hydrogène (un proton), produit un champ de potentiel électrique donné par:

Unités de joules / coulomb

Où ε0 est une constante physique appelée permittivité de l'espace libre. Ce que ce champ potentiel nous dit, c'est que si deux charges Q et q sont séparées par une distance r, l'énergie potentielle associée à leur interaction mutuelle est:

Vous pouvez voir que cette énergie devient plus grande à mesure que la distance r diminue. Par conséquent, afin de rapprocher les deux accusations, nous devons effectuer des travaux sur le système des deux accusations. Imaginez que vous essayez de forcer les pôles nord de deux aimants. C’est possible, mais cela demande quelques efforts. La quantité de travail que nous devons faire pour induire la fusion de deux protons est donc la quantité de travail que nous devons faire pour amener deux charges q = Q = ~ 1,6 × 10 ^ –19 Coulombs à la distance à laquelle la force forte domine, r = 1,7 femtomètres (1fm = 10 ^ -15 mètres). Par conséquent, U = 1,35 × 10 ^ -13 Joules, soit environ 843 keV (1 keV = 1000 électrons-volts).

Pour comprendre le raisonnement de manière plus concrète, imaginez-vous essayer de taper dans une boule de masse m pour qu'elle atteigne le sommet d'une colline de hauteur h. Près de la surface de la Terre, l'énergie potentielle d'un poids à la hauteur h est U = mgh (La nature des fonctions potentielles nous permet d'affirmer de manière arbitraire que le potentiel est nul au bas de la colline, quelle que soit l'altitude au-dessus du niveau de la mer) . Si nous supposons que la forme de la colline est donnée par une fonction y (x), nous pouvons alors envisager la colline comme une barrière de potentiel spatiale U (x) = Mgy (x) dans laquelle la boule doit avoir une énergie cinétique supérieure à mgh dans ordre de traverser, sinon il est bloqué. La forme de la colline est arbitraire tant que nous ignorons la résistance de l'air et les frottements.

Ce diagramme nous indique le comportement de la balle pour trois conditions différentes sur son énergie cinétique. Si l'énergie cinétique de la balle est inférieure à mgh, celle-ci atteint une hauteur inférieure à h et redescend ensuite. Si l'énergie cinétique est exactement égale à mgh, la balle roule jusqu'au sommet de la colline et y reste. Si l'énergie cinétique est supérieure à mgh, la balle roule jusqu'au sommet de la colline puis roule de l'autre côté. Examinons un diagramme illustrant la situation de deux protons se rapprochant l'un de l'autre.

Remarque: L'axe vertical n'est pas à l'échelle.

Ce diagramme montre l'énergie totale de l'interaction des deux protons. Si l'énergie potentielle est positive, les protons doivent alors s'efforcer de réduire leur séparation et, par conséquent, l'interaction aura tendance à provoquer la répulsion des protons. Si l'énergie potentielle est négative, les protons devront alors travailler pour augmenter leur séparation et l'interaction aura donc tendance à être attractive.

Dans la section de la courbe marquée par A, seule l'interaction électrostatique est active et le potentiel est positif. À une distance d'environ 1,7 m, désignée par le point B, l'interaction forte «s'allume» et l'emporte immédiatement sur l'interaction électrostatique. L'énergie au point B est appelée hauteur de la barrière et, si le proton commence à droite de la barrière et a une énergie inférieure à la hauteur de la barrière, nous nous référons à la région située à gauche de la barrière comme étant la position classique. région interdite. À des distances inférieures à environ 0,7 fm, indiquées par le point C, l'interaction forte passe de positive à répulsive, de sorte qu'une particule sur la section de la courbe marquée par D sera repoussée à C.

La section de la courbe de potentiel où l’interaction électrostatique domine, V (x) pour x> 1,7 fm, est appelée barrière électrostatique ou coulomb. Nous avons discuté plus tôt que l'énergie de la barrière de Coulomb est d'environ 843 keV. Dans l’image classique, si l’énergie cinétique du proton entrant est inférieure à cette quantité, il n’est pas en mesure de franchir la barrière de Coulomb, ce qui est analogue à la situation dans laquelle une balle doit être frappée avec une énergie cinétique suffisante pour la traverser. la colline.

Alors, comment pouvons-nous donner au proton assez d’énergie cinétique? Le moyen le plus simple et le plus efficace est de le rendre très «chaud». Bien entendu, la température n'est pas définie pour des atomes isolés, mais nous pouvons définir la température d'un grand échantillon d'atomes d'hydrogène, appelons-le T. L'énergie cinétique moyenne d'un échantillon de gaz monoatomique à la température T est égale à ⟨K⟩ = (3 / 2) kT où k est la constante de Boltzmann. Nous constatons que la température requise est absurdement élevée: 6,5 milliards de Kelvin. Non seulement cet ordre de grandeur est supérieur à tout ce qui pourrait raisonnablement être réalisé sur Terre, mais le noyau du Soleil a une température estimée à «seulement» 15 millions de Kelvin, ce qui correspond à environ 0,23% de la température obtenue par notre approche naïve. Alors, comment se fait-il qu'une fusion stellaire puisse éventuellement se produire et comment pourrions-nous jamais espérer faire de la fusion ici sur Terre?

Pénétration de la barrière

La réponse réside dans le phénomène de pénétration de la barrière, également appelé tunneling quantique. Nous savons tous que la position n'est pas bien définie pour les particules aux échelles de distance atomique et subatomique. Si nous prenons une mesure de la position du proton entrant et trouvons que celle-ci se trouve à droite de la barrière de Coulomb, avec une énergie inférieure à la hauteur de la barrière, il existe une probabilité non nulle qu'une seconde mesure trouve le proton dans l'interdiction classique. région pour toute valeur finie de la hauteur de la barrière. Le calcul, qui utilise l'approximation de WKB, est trop avancé et impliqué pour le niveau de cet article, mais nous pouvons finalement trouver que l'équation donnant la probabilité est:

Dans le cas de la fusion stellaire de deux protons, nous constatons que, en supposant que le proton à x = 0 ne bouge pas beaucoup pendant le processus de collision, le proton entrant ayant une énergie moyenne donnée K⟩ = (3/2) kT de sorte que E = 1935 eV, la probabilité de pénétration de la barrière est d'environ 1,2 × 10 ^ -17. Cela peut sembler être un nombre extrêmement petit, mais gardez à l'esprit qu'il s'agit de quantités macroscopiques d'atomes d'hydrogène. Si un gramme d'atomes d'hydrogène tombe sur un gramme d'atomes stationnaires, on peut s'attendre à 7,2 millions d'événements de fusion.

Dans le cas spécifique de la fusion stellaire, il convient de noter que la fusion de deux protons n’est que la toute première étape de ce que l’on appelle le cycle proton-proton. Les deux noyaux d'hydrogène fusionnent et deviennent un état lié extrêmement instable appelé diproton, qui se désintègre avec une demi-vie estimée à environ 10 ^ -22 secondes. Pour devenir un noyau de deutérium stable (qui sera ensuite fusionné en Hélium-3, puis finalement en Hélium-4), un des protons doit se désintégrer en un neutron en émettant un positron et un neutrino électronique. Ce processus est encore plus improbable, mais néanmoins, les étoiles sont capables de produire suffisamment d’énergie car il ya tellement d’atomes d’hydrogène présents. Cette situation est particulière au cas de la fusion stellaire et nécessiterait en outre une longue digression des interactions nucléaires. Nous ne passerons donc pas beaucoup plus de temps là-dessus dans cet article.

Quel que soit le processus de fusion que nous essayons d’induire, qu’il s’agisse de deux atomes d’hydrogène réguliers, de deux atomes de deutérium, de deutérium et de tritium ou de toute autre chose, c’est l’approche de base: un gaz d’atomes est chauffé jusqu’au point où l'énergie cinétique de leur mouvement thermique aléatoire est suffisamment grande pour leur donner un changement de tunnel suffisamment élevé, et donc une fusion, lors de leur collision. Dans la fusion stellaire, la chaleur pour initier la réaction est produite par frottement et pression lorsque tous les atomes de gaz s'effondrent vers l'intérieur lors de la formation de l'étoile, et à partir de là, la chaleur requise est produite par la réaction en chaîne. Dans la fusion artificielle, nous devons être un peu plus créatifs. Trois techniques principales sont actuellement à l'étude. Le premier est appelé injection de faisceau neutre, et ce processus produit de la chaleur en projetant des particules extrêmement haute énergie dans le plasma. La seconde utilise des champs magnétiques à oscillation rapide pour pomper de l'énergie dans le plasma. Troisièmement, le chauffage ohmique exploite la tendance d'un conducteur (tel qu'un plasma) à chauffer lorsqu'un fort courant le traverse. Un problème important reste à résoudre: comment organiser la réaction de manière à ce que les réactions de fusion contribuent elles-mêmes à maintenir le plasma aux températures nécessaires. Un chauffage efficace reste l’une des préoccupations majeures de la recherche sur la fusion, d’autant plus que la fusion artificielle, qui nécessite une vitesse de réaction plus rapide que la fusion stellaire, nécessite des températures supérieures à 100 millions de Kelvin.

Types de réacteurs

Jusqu'à présent, cet article a été plutôt abstrait et certains peuvent trouver cela fastidieux. Mais nous sommes maintenant en mesure de commencer à rendre cela plus concret en parlant de certains des différents types de réacteurs à fusion sur lesquels on étudie aujourd'hui, qui, espérons-le, seront plus intéressants. Notez que contrairement à la fusion stellaire, presque tous les réacteurs artificiels produisent de l'hélium en fusionnant du deutérium et du tritium, soit dans le cycle D-D (deux atomes de deutérium pour produire un hélium), soit dans le cycle D-T (un atome de deutérium et un tritium pour produire de l'hélium).

Le tokamak

Le réacteur Tokamak est probablement la technologie la plus reconnaissable dans cette section. Le nom est russe et est l'acronyme anglais «russe toroidal with coil magnétique» ou «chambre toroidal avec champ magnétique axial». Mis au point dans les années 1950 par l'ex-Union soviétique, le Tokamak est le style de réacteur à fusion le plus étudié et le plus développé. Il reste un candidat de choix pour la production d'énergie de fusion à grande échelle.

Un réacteur Tokamak a une chambre toroïdale (en forme de beignet). Les champs magnétiques sont produits par les bobines vertes de la figure et par un courant électrique conduit par le plasma lui-même. Le champ magnétique résultant est hélicoïdal et indiqué par les flèches violet foncé sur la figure. Il est donc classé dans la catégorie réacteur à confinement magnétique, c’est-à-dire qu’il utilise des champs magnétiques pour chauffer et contenir le plasma.

Schéma de principe d'un tokamak et de ses champs magnétiques. Source: CCFE

Il s’agit du type de réacteur expérimental le plus répandu, avec environ trois douzaines actuellement en service dans le monde. Lorsque le Tokamak ITER en France sera terminé en 2025, ce sera le plus grand Tokamak du monde.

Plasma dans le réacteur MAST au Royaume-Uni. Source: ITER.

Le Stellerator

Le motif Stellerator est un autre dispositif de confinement magnétique qui suit le même principe de fonctionnement que le Tokamak, mais avec une différence essentielle. Afin de contenir le plasma, le tokamak produit un champ hélicoïdal. Cela nécessite un courant important à traverser le plasma lui-même. Cela rend le plasma moins stable, augmentant les risques d'échec du confinement magnétique, interrompant la réaction et risquant d'endommager le réacteur. Le Stellerator évite cela en tournant le plasma et le réacteur lui-même plutôt que de créer un champ magnétique en torsion.

Schéma du plasma (jaune) et d'une ligne de champ magnétique (vert) dans le futur réacteur Wendelstein 7-X. Source: Wikimedia Commons

Enrico Fermi et ses collègues ont signalé ce problème fondamental lié aux Tokamaks très peu de temps après la première proposition de conception du Tokamak. Cependant, concevoir un réacteur de cette manière nécessite des simulations et un dessin sur ordinateur extrêmement précis, ainsi que des champs magnétiques extrêmement puissants produits par des bobines supraconductrices fabriquées avec précision, qui n’étaient pas toutes disponibles à l’époque de Fermi. Cette technologie n’était disponible que dans les années 1990 et c’est donc assez récemment que Stellerators a pu être sérieusement proposé. Le Wendelstein 7-X en Allemagne, achevé en 2015, est actuellement le plus grand Stellerator en exploitation et devrait fonctionner de manière continue - une étape importante dans la recherche sur la fusion - en 2021.

Premier allumage par plasma chez Wendelstein 7-X. Source: Institut Max Planck.

Entraînement direct

Cette approche est complètement différente des deux dont nous venons de parler. Un réacteur à entraînement direct est classé comme un dispositif de confinement inertiel. En confinement inertiel, des quantités extrêmement élevées d’énergie sont délivrées à une pastille de combustible solide, la chauffant à une température extrême. La couche externe de la pastille se vaporise et explose vers l'extérieur avec une grande force. Une force de réaction s'infiltre à l'intérieur, créant une onde de choc. Cette onde de choc est responsable de l'énergie et de la compression utilisées pour chauffer et confiner le plasma résultant. Presque tous les appareils récents ont utilisé des lasers.

Représentation simplifiée du processus de confinement inertiel. Source: Wikimedia Commons.

Vous pouvez voir ce processus illustré dans le diagramme. À l'étape 1, les lasers chauffent la couche externe de la pastille. À l'étape 2, la couche externe se vaporise et produit une onde de choc, ce qui entraîne des forces dirigées vers l'intérieur et l'extérieur. À la troisième étape, les ondes de choc forcent la pastille à s’effondrer vers l’intérieur, ce qui induit la fusion à l’étape 4.

Cette approche fait actuellement l'objet de recherches à la National Ignition Facility, aux États-Unis.

Certains ont reproché à la fusion par confinement d’inertie d’être un front pour la recherche sur les armes nucléaires déguisée en recherche sur l’énergie. Cela peut très bien être le cas de certains acteurs gouvernementaux spécifiques (le FNI, en particulier, est financé par le même organisme gouvernemental qui gère le stock nucléaire), mais l'ensemble du domaine de la fusion par confinement inertiel est très vaste et l'ICF reste un domaine actif et important. De la recherche.

Préamplificateurs de faisceaux au NIF. Le système laser a été utilisé pour produire une puissance de 500 térawatts, mais pour un court instant seulement. Source: Wikimedia CommonsUne pastille de carburant pour le système NIF. Source: Wikimedia Commons.

Le Farnsworth Fusor

Les projets dont nous avons discuté jusqu’à présent sont des entreprises gigantesques que seuls les plus grands esprits du monde peuvent réaliser, travaillant dans des institutions bénéficiant du soutien financier d’États-nations entiers. En voici une que vous pouvez essayer chez vous!

Pas tout à fait. Vous aurez toujours besoin de bases solides en physique et en électronique de base. Le projet convient à une personne ayant au moins un baccalauréat en physique, travaillant idéalement en équipe et disposant d’un budget de quelques milliers de dollars. En tant que jauge du niveau auquel vous voudriez probablement vous situer, il n’est pas rare que les majors de la physique construisent ces objectifs pour des projets de niveau supérieur.

Le fuseur de Farnsworth, ou simplement le fuseur, diffère de la plupart des dispositifs de fusion expérimentaux en ce sens qu'il ne vise pas à générer de la puissance utile. Les fuseurs sont désespérément inefficaces. Cependant, ils sont utiles en tant que sources de rayonnement neutronique compactes et facilement contrôlables. Ils font aussi de très belles images.

Un réacteur construit par des physiciens à l'Université de Wisconsin-Madison. Le motif caractéristique «étoile dans un pot» est visible. Source de l'image: UWM.

Les fuseurs fonctionnent par confinement électrostatique inertiel. Ce processus est similaire au confinement inertiel, mais il utilise un champ électrique au lieu d’une onde de pression. C'est aussi peut-être l'approche la plus simple pour réaliser la fusion. Les atomes à fusionner (la plupart des conceptions utilisent du deutérium car il est comparativement peu coûteux) sont ionisés et deviennent donc chargés. Un champ électrique est créé par deux grilles sphériques concentriques, de charge opposée. Les atomes sont projetés par le champ dans le centre du réacteur, où ils entrent en collision et ont peu de chance de fondre. Le diagramme suivant illustre ce processus, bien que dans une seule dimension.

Schéma simplifié du confinement électrostatique inertiel.

Les noyaux de deutérium chargés positivement tombent dans les régions où le champ électrique est présent par des mouvements thermiques aléatoires. C’est une approximation raisonnable que le champ électrique soit entièrement contenu dans cette région. Le champ les accélère vers le centre. Les grilles d'anodes leur manquent et leur élan les fait avancer. Les noyaux peuvent fusionner lorsqu'ils entrent en collision au centre.

Il est peu probable que les fuseurs jouent un rôle dans la production d'énergie, mais comme ils sont petits, comparativement peu coûteux, et qu'ils peuvent être construits et exploités par une personne sans doctorat en physique des plasmas, ils font néanmoins l'objet d'intenses recherches professionnelles et amateurs. Une petite mais dynamique communauté de «Fusioneers» s'est développée en ligne, tirant son origine de divers antécédents, notamment des physiciens professionnels, des amateurs de sciences et des enfants prodiges occasionnels.

Fusion à froid et autres canulars

Si et quand la fusion est exploitée en tant que source d’énergie viable, elle sera considérée à juste titre comme l’une des plus grandes réalisations scientifiques de l’humanité. La renommée et la richesse attendront certainement les scientifiques et les ingénieurs qui résoudreont finalement le problème. Un des effets secondaires regrettables de cette situation est que l’histoire de la recherche sur la fusion est ternie par des projets bien intentionnés mais surexcités qui échouent, des canulars, des fraudes flagrantes et des théoriciens du complot en matière d’énergie libre.

Le plus important d'entre eux est ce qu'on appelle la «fusion à froid», c'est-à-dire un réacteur à fusion censé produire de l'énergie nette à la température ambiante ou à une température proche de celle-ci. Nous avons décrit précédemment dans cet article pourquoi des températures extrêmement élevées sont nécessaires à la fusion. La science n’a aucun moyen de contourner ce fait, malgré les nombreuses affirmations faites par les promoteurs au cours des décennies. Toute affirmation selon laquelle la fusion a été réalisée à la température ambiante ou à une température proche de celle-ci, ou réellement inférieure à 10 millions de degrés Celsius, doit être traitée avec un scepticisme intense. La seule exception à cette règle est la fusion catalysée par les muons, un processus hautement spéculatif mais valable qui implique des réactions se déroulant près du zéro absolu.

Malheureusement, il y en a trop qui circulent sur Internet pour que je puisse espérer pouvoir tous les réfuter. RationalWiki a deux articles fantastiques sur le sujet:

  • Fusion froide
  • Fusion woo

Lorsqu’on évalue les affirmations des médias sur une technologie de pointe, il vaut mieux être optimiste, mais sceptique, et dans la situation actuelle, il ya de bonnes raisons d’être optimiste. Veillez toutefois à ne pas tomber dans le piège du battage médiatique et des vœux pieux, et à ne jamais faire confiance à quelqu'un qui essaie de vous convaincre de quelque chose qui semble trop beau pour être vrai.

Où allons-nous à partir d'ici?

Il y a de bonnes raisons de croire que l'énergie de fusion est possible et pourrait être un élément clé de notre approvisionnement en énergie au cours de notre vie. La question n’est plus une question de faisabilité technique et scientifique, c’est une question d’économie et de politique. Aux États-Unis, nous avons actuellement un gouvernement qui se désintéresse de plus en plus du financement de la recherche et qui reste dominé par le secteur des combustibles fossiles. Sur la scène mondiale, des mouvements nationalistes et réactionnaires menacent les progrès des efforts internationaux visant à collaborer et à développer des technologies nouvelles et durables. Pour les entreprises du secteur de l’énergie motivées par le profit, le calcul économique froid ne laisse tout simplement aucune raison de bouleverser le statu quo technologique. Si nous voulons avoir de l'énergie de fusion, et avec la menace de changement climatique qui s'aggrave chaque jour, nous avons besoin d'énergie de fusion, il faudra alors une action politique.

Il y a des raisons d'être optimiste. Les développements survenus au sein de l'Union européenne ont sorti la fusion nucléaire du domaine de la spéculation et la fusion est maintenant une perspective à court terme. Un mouvement progressiste jeune et énergique a agité et est en train de remporter des élections et de s’agiter de manière agressive pour le progrès scientifique et environnemental. L’industrie des combustibles fossiles commence enfin à perdre son emprise sur la société à mesure que les solutions de remplacement deviennent plus viables et que la géopolitique de l’approvisionnement en pétrole et en charbon devient plus instable. Les progrès seront lents et réguliers, mais il y a tout lieu de croire que la fusion alimentera nos foyers au cours de notre vie.

Remarques finales / randonnées

Si vous avez réussi jusque-là, merci beaucoup pour votre lecture. Je viens de négliger complètement ce blog ces derniers temps et je m'en excuse. Du côté positif, j'ai compris comment utiliser les boucles for dans LaTeX tout en réalisant les graphismes de cet article, qui était soigné. J'espère que je pourrai bientôt commencer à consacrer plus d'attention à cela. Je n'arrête pas de dire que je vais essayer de publier au moins un article par semaine, mais les choses ont l'habitude de gêner. Je prévois maintenant de commencer ma série Essence of Quantum Mechanics dès que j’ai eu de bonnes idées sur le style et l’approche que je devrais adopter et la direction à suivre.

Comme toujours, je prends l'entière responsabilité de toute erreur présente et j'apprécie toute correction.