Photo: National Research Council of Science and Technology
Le mot « nucléaire » vient du latin nucleus, qui signifie petite noix, ou noyau. Il fait référence au noyau des atomes, ce centre massif et dense formé de neutrons et de protons, et doté d’une charge électrique positive. Les physiciens ont découvert qu’en forçant deux noyaux à fusionner, il était possible d’obtenir de fantastiques quantités d’énergie. Mais c’est plus facile à dire qu’à faire.
Si tu as déjà essayé de rapprocher deux aimants puissants par leurs pôles identiques (pôles Nord, par exemple), tu as senti une force opposée, une répulsion. Il se passe un peu la même chose à l’échelle atomique : lorsque deux noyaux sont rapprochés, leurs charges électriques positives (à cause des protons dont ils sont constitués) font qu’ils se repoussent. Il faut donc user de ruse pour les faire fusionner.
L’astuce qui semble fonctionner : former un plasma, c’est-à-dire un gaz de matière dont les noyaux des atomes sont séparés de leurs électrons. On obtient cette soupe de particules en chauffant les atomes à plusieurs dizaines de millions de degrés Celsius ! Comme aucune matière ne pourrait résister à une température si élevée, cela se fait dans un tokamak, une enceinte sous vide en forme de beigne, dans laquelle de très puissants champs magnétiques servent à contenir le plasma loin des parois.
Toujours sous le contrôle de champs magnétiques, les noyaux sont lancés les uns sur les autres à grande vitesse et peuvent se rencontrer et fusionner. Un nouveau noyau, plus gros, est formé et une très grande quantité d’énergie est émise.
La fusion nucléaire existe dans la nature : le Soleil et la majorité des étoiles sont des fournaises où se déroulent en continu des fusions de noyaux d’hydrogène pour former de plus gros noyaux d’hélium.
Tu l’auras deviné, la plus grande difficulté de la fusion nucléaire consiste à créer les conditions pour qu’elle se produise. En Corée du Sud par exemple, le tokamak expérimental KSTAR a récemment permis d’atteindre une température de 100 millions de degrés Celsius et de la maintenir pendant 20 secondes! En Europe, la construction du mégatokamak ITER est en construction et on espère qu’une première fusion nucléaire sera possible en 2035.
Si on y parvient, les avantages seront nombreux : la matière première est facile à trouver, car ce sont des petits atomes qu’on trouve dans l’eau de mer et qu’on peut produire à partir du lithium, élément abondant de la croûte terrestre, les rendements seront fabuleux et des pays entiers pourront tirer leur électricité de quelques tokamaks, et cela ne produit pratiquement aucune pollution. Et ultra-sécuritaire : si un problème survient dans un tokamak, on coupe simplement l’alimentation en noyaux légers et tout s’arrête.
Tu conduiras peut-être un jour une voiture chargée à l’électricité d’origine nucléaire propre!