Actuellement, l’énergie nucléaire représente plus de 10 % de la production électrique mondiale. La France fait figure de pionnière avec près de 70 % de son électricité provenant de cette source d’énergie, l’État ayant joué un rôle central dans le développement de cette technologie. Notamment grâce à des investissements importants dans la recherche et en créant des entreprises publiques comme EDF en 1946.
En réalité, lorsque nous parlons d’énergie nucléaire, il s’agit d’un terme générique, derrière lequel se cachent deux processus distincts. La fission, maîtrisée et exploitée industriellement par les centrales nucléaires, et la fusion, encore confinée au domaine de la recherche (ou dans la chambre de certains bricoleurs, mais c’est une exception).
L’art délicat de la fission : une technologie éprouvée
La fission nucléaire repose sur un principe : la division d’atomes lourds d’uranium sous l’impact de neutrons (une petite particule). Lorsqu’un neutron frappe un atome d’uranium, il le « divise » en deux morceaux plus petits. En se cassant, ce dernier libère une quantité phénoménale d’énergie et envoie d’autres neutrons autour de lui. Ces neutrons vont alors frapper d’autres atomes, qui se divisent à leur tour et libèrent encore plus d’énergie. Cette réaction en chaîne est la base de la production de l’énorme quantité d’énergie utilisée dans les centrales nucléaires.
La fission d’un noyau d’uranium 235 (type d’uranium le plus utilisé dans les centrales) dégage plus de 6 millions de fois l’énergie d’une réaction de combustion du plus pur des charbons. Toute cette puissance, c’est bien beau, mais qu’en fait-on ? Dans les centrales, cette puissance est domptée grâce à un système complexe où l’énergie thermique est convertie en électricité via des échangeurs de chaleur transformant l’eau en vapeur.
Cette vapeur est ensuite dirigée vers des turbines, de grandes roues qui tournent sous la force de celle-ci ; la rotation de ces turbines entraîne ensuite des générateurs qui produisent de l’électricité. C’est cette vapeur que l’on voit sortir des grandes tours de refroidissement que l’on aperçoit souvent au-dessus des centrales. Cependant, cette vapeur n’est pas radioactive ; c’est simplement de la vapeur d’eau qui a servi à refroidir le système en entier, un peu comme un grand radiateur.
La fusion : l’énergie des étoiles
La fusion représente l’exact opposé de la fission : au lieu de diviser des atomes lourds, elle fusionne des atomes légers (atomes dont le noyau contient un petit nombre de nucléons, les protons et les neutrons), reproduisant le processus qui alimente les étoiles comme notre Soleil. Quand ces petits atomes se rapprochent suffisamment, ils « fusionnent » en un seul atome plus lourd, et cette fusion libère une quantité colossale d’énergie, sous forme de chaleur et de lumière.
Cette réaction, principalement étudiée avec le deutérium et le tritium (isotopes de l’hydrogène), promet des rendements énergétiques spectaculaires, près de quatre fois supérieurs à ceux de la fission de l’uranium 235. C’est pourquoi elle est souvent décrite comme le Saint Graal des sources d’énergie et que des projets comme le JET (Royaume-Uni) ou l’ITER (France) existent. Pour démontrer que la fusion contrôlée est exploitable.
La fusion est un phénomène très complexe à répliquer sur Terre ; elle nécessite des conditions extrêmes, comme celles qui règnent au cœur du Soleil : des températures de plusieurs millions de degrés pour que les atomes légers puissent se rapprocher assez pour fusionner. À ces températures, la matière devient un plasma (une espèce de gaz surchauffé), très difficile à contenir sans qu’il touche les parois d’un réacteur, car tout contact direct ferait immédiatement chuter la température et arrêterait la réaction.
Par conséquent, pour pallier ce problème, les chercheurs doivent donc créer de puissants champs magnétiques pour maintenir ce plasma en suspension ; ce qui demande des technologies très avancées, encore en cours de développement. Cette année, un record a été établi sur un réacteur du site de l’ITER dans les Bouches-du-Rhône. Au mois de mai, du plasma a été confiné pendant 364 secondes à une température constante de 50 millions de degrés Celsius, soit une chaleur supérieure à celle au centre du Soleil.
Ce record, aussi impressionnant soit-il, ne signifie pas que nous pouvons allumer un interrupteur et produire de l’électricité grâce à la fusion dès demain, nous en sommes encore loin. La recherche dans ce domaine progresse très régulièrement, et la communauté scientifique estime qu’en 2050, la fusion pourra être exploitée pour produire des quantités quasiment infinies d’énergie. Cette dernière présente des avantages considérables : un combustible abondant (le deutérium est présent en immenses quantités dans les océans), une production moindre de déchets radioactifs et surtout, l’impossibilité d’une éventuelle utilisation militaire.
- La fission nucléaire, qui divise des atomes lourds comme l’uranium, est maîtrisée et utilisée dans les centrales pour produire de l’électricité.
- La fusion, encore en développement, promet une énergie abondante avec des rendements quatre fois supérieurs à ceux permis par la fission.
- Des projets comme l’ITER, visent à rendre la fusion exploitable d’ici 2050.
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Bonjour,
Pour la fusion nucléaire, le record récent de durée n’a pas été produit sur un réacteur du site d’ITER, il n’y a pas de réacteur fonctionnel sur ITER pour le moment. Et on n’attend pas de plasma avant 2033. Donc il n’y aura pas de record sur le site d’ITER avant longtemps. Le record de 364s a été produit au CEA sur la machine WEST. ( C’était en mars 2024).