ITER: le Soleil dans un thermos
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1. ITER le Soleil dans un thermos Des physiciens de EPFL se plongent dans les plasmas ces soupes de particules o se d roule la fusion thermonucl aire source de l nergie du futur PAR OLIVIVERTD E S SIERIOU R G MELUSTRATIPON ILER eproduire sur Terre dans un thermos l clat du Soleil afin d en tirer une nergie propre et s re pour l avenir Tel est l objectif du projet international ITER une gigantesque machine qui sera rig e Cadarache France et tudiera un processus physique difficile r aliser la fusion thermonucl aire Lid e est simple amalgamer les noyaux de deux l ments l gers pour qu ils en cr ent un nouveau cela en lib rant de l nergie Mais de tels mariages sont difficiles orchestrer car ces particules charg es positivement doivent vaincre leur r pulsion lectrostatique naturelle Dans le Soleil c est l immense force de gravitation de l astre ainsi qu une temp rature de 15 millions de degr s qui permettent deux atomes d hydrog ne modifi s les isotopes deut rium et tritium de fusionner pour g n rer des noyaux d h lium Le tout en d gageant lumi re et chaleur Sur Terre l affaire est plus compliqu e Pour qu il y ait fusion une temp rature sept fois plus importante doit tre atteinte Dans les ann es 1960 les scientifiques russes ont mis au point les tokamaks des thermos en forme de chambre air A l int rieur on peut y chauffer 100 millions de degr s2. cheurs de l EPFL ont donc d velopp une antenne qu ils ont install e dans le JET un tokamak qui se trouve Oxford Il y a peu nous avons commenc lt entendre ces ondes Alfv n Nous diagnostiquons donc de mieux en mieux les param tres qui influencent leur apparition et imaginons des strat gies pour les neutraliser Celles ci pourraient correspondre au fait de jouer de la guitare dans un bain d huile avec pour cons quence trop d amortissement pour que les i t cordes vibrent Car au final la ma trise de la fusion thermonucl aire passe par le contr le de ces particules alpha Le but principal d ITER est ainsi de d montrer la faisabilit de cette technologie s re la machine ne peut pas s emballer et non polluante aucune mission de CO qui pourrait s av rer essentielle pour r pondre aux besoins nerg tiques futurs Selon les d mographes la population terrestre doublera en effet d ici 2100 tandis que les ressources en combustibles fossiles auront probablement tari Le r acteur devis 12 milliards d euros devrait entrer en fonction en 2016 Avant que vers 2030 un autre prototype pr industriel baptis DEMO ne concr tise d finitivement cette aventure technologique en produisant de l lectricit Certains scientifiques affirment toutefois que vu ces difficult s la fusion restera toujours comme en 1960 d j atteignable dans un horizon de 50 ans Pour Ambrog
3. io Fasoli en revanche l volution est impressionnante Pour preuve la puissance de fusion a progress plus vite que la puissance de calcul des puces lectroniques r torque t il Le professeur en est convaincu la production d nergie par fusion thermonucl aire sera possible d ici 30 ans pour autant que ce d fi majeur soit consid r comme une priorit politique Mode d emploi d ITER Dans un thermos en forme de chambre air 1 les scientifiques chauffent 100 millions de degr s avec des micro ondes 2 une soupe de particules charg es appel e plasma 3 compos e de deut rium D et de tritium T Ces deux d riv s de l hydrog ne inject s par des conduits 4 sont des combustibles disponibles en quantit sur Terre le premier peut tre extrait de l eau le second g n r partir du lithium un m tal r pandu dans la cro te terrestre On estime que 1 kg de m lange D T produira autant d nergie que 10 000 tonnes de charbon Le plasma confin par un champ magn tique externe afin qu il n rode pas les parois est le si ge de la fusion thermonucl aire les atomes de D et T s amalgament 5 De cette r action r sultent des atomes d h lium inoffensifs et des neutrons nerg tiques En frappant les parois du r acteur ces neutrons les rendent temporairement radioactives mais surtout leur transmettent leur nergie sous forme de chaleur Une chaleur qui une fois r cup
4. r e 6 peut faire fonctionner des turbines vapeur produisant de l lectricit ITER projet exp rimental devrait produire 500 MW de puissance thermique durant 400 secon des De quoi si cette nergie tait utilis e alimenter 15 000 foyers en lectricit FONDS NATIONAL SUISSE HORIZONS JUIN 2007 31
5. u du moins les limiter explique le physicien Ces donn es alimentent aussi le travail des th oriciens Et une fois que la th orie sera valid e elle pourra tre appliqu e ITER avec confiance Un autre challenge de la fusion thermonucl aire est de faire en sorte que le plasma s auto entretienne pour que terme la machine produise plus 30 FONDS NATIONAL SUISSE HORIZONS JUIN 2007 H lium He Tritium H Particules alpha Deut rium H Neutron Proton Neutron d nergie qu elle n en consomme L une des fa ons d y parvenir passe par une am lioration de l tanch it thermique Mais les scientifiques ont identifi un autre probl me La r action de fusion produit des noyaux d h lium aussi appel s particules alpha Or on veut que ces corpuscules demeurent assez longtemps dans le plasma quelques secondes pour 3 lui c der leur nergie et nourrir le processus explique Ambrogio Fasoli Las Car il existe dans la soupe de particules des lignes de champs magn TH tiques qui r agissent comme les cordes d une guitare Lorsqu une alpha q flirte avec elles une onde dite Alfv n na t comme des doigts grattant le F cordage de l instrument g n rent un son Or ces ondes peuvent r sonner si fort qu elles catapultent leurs propres guitaristes les alpha hors du plasma Pour capter cette musique particuli re les cher
6. une soupe de particules charg es appel e plasma si ge de la fusion ITER avec son volume de 840 mi sera le plus grand du genre Depuis 50 ans l un des d fis li s la fusion est de maintenir aussi dense chaud et stable que possible ce plasma intangible comme un nuage C est cette t che que s attelle le groupe d Ambrogio Fasoli au Centre de recher ches en physique des plasmas CRPP de l Ecole polytechnique f d rale de Lausanne EPFL Et la nature n est pas sympathique avec nous glisse d embl e le professeur En effet pour l heure le plasma perd ses particules et son nergie 1000 10000 fois plus rapidement que ce que pr dit la th orie Pourquoi Il contient des instabilit s associ es de minuscules champs lectromagn tiques cr s par les particules elles m mes Ces turbulences voluent de fa on non lin aire et comme une vaguelette peut devenir un tsunami finissent par jecter les particules Jusqu r cemment leurs caract ristiques restaient mal connues tant les mesures s av raient complexes L quipe du CRPP a alors imagin TORPEX C est un tokamak simpl emais bard de capteurs qui observent de A Z l activit du plasma L exp rience fournit des r sultats probants Nos recherches ont permi de d crire les structures turbulentes qui se forment et comment elles jectent les particules L id e est maintenant de d velopper des subterfuges pour les annihiler o
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