Salut à tous !

Pour me rattraper du dernier épisode pas complet du tout sur les créatures urbaines je vais vous parler d'un sujet qui me tiens à coeur. ITER

Bon ITER c'est quoi ? International Thermonuclear Experimental Reactor pour être exact, que nous pourrons traduire par réacteur thermonucléaire expérimental international.
On est pas beaucoup plus avancé... ITER est en fait un projet mondial visant à prouver la faisabilité de la fusion nucléaire. Nous verrons donc dans un premier temps ce qu'est que cette fusion par rapport à la fission que nous savons faire depuis à peu près 1940. Nous regarderons quels pays participent au projet puis analyserons la futur machine.
Finalement nous constaterons les avantages mais surtout les inconvénients de la bête, car aussi belle soit cette énergie, elle n'est pas exemptent de défauts (l'énergie propre et abondante ce n'est bon que pour les films).


La fusion face à la fission

La fission nucléaire consiste à diviser un noyau lourd (c'est à dire contenant beaucoup de nucléons) comme peuvent l'être l'uranium ou le plutonium ; et ce en leur ajoutant un neutron. Cet ajout rendra le nouvel élément fissile et aura pour réaction de le diviser en plusieurs éléments plus léger et en libérant une grande quantité d'énergie (et de rayonnements radioactifs).


La fission nucléaire à base d'Uranium 235

Petite parenthèse sur les défauts de cette méthode ; la fission a été exercée beaucoup trop tôt, notamment à cause de la guerre, la course à l'arme nucléaire, etc. Ce manque de patience pour l'exercer a bien évidemment encouru de nombreux soucis que seul le temps et l’expérience pouvaient dénouer. De nos jours la technologie est bien maîtrisée, les accidents récents (Fukushima notamment) ne sont pas dus à des erreurs dans le réacteur mais à la protection qui est autour (si les moteurs à fuel de secours de la centrale de Fukushima avaient été placés en hauteur ils n'auraient pas été noyés par l'eau, erreur de conception complètement débile).
Le principal problème de la fission c'est ses mauvaises manières à laisser derrière elle des "déchets" peu fréquentable (dans le genre qui aime vous offrir une tumeur à noël). Cela dit ces "déchets" sont facilement confinable, contrairement au CO2 libéré par les usines à gaz et le pétrole (oui il est nettement moins dangereux mais il est relâché en tel quantité que ses effets sont massivement plus grands et néfastes). A cela nous pouvons ajouter que ces "déchets" deviendront très probablement un jour un carburant (aah c'était pour ça les guillemets !). Voyez le réacteur Jules Horowitz qui met à mal nos "déchets" radioactifs pour leur découvrir de nouvelles utilités.

La ou la fission est une séparation, la fusion est une... fusion, oui le terme est un peu plus parlant que son fréro.
Parlons tout d'abord de la fusion exercée constamment par le soleil. Ce dernier utilise des noyaux d'hydrogène qu'il lie ensemble, c'est une fusion que nous pourrions appeler H-H (pour hydrogène-hydrogène vous l'aurez bien compris).
Il se trouve que le soleil possède le milieu adéquate pour réussir une telle prouesse, pression, températures et tutti quanti sont idéales. Chose qui n'est pas le cas sur terre. Il est pour ainsi dire impossible de recréer le milieu idéal pour une fusion H-H.
Qu'à cela ne tienne, la physique possède toujours un dérivé (ou une dérivée mais c'est une blague exponentiellement nulle), nous pouvons utiliser un genre d'hydrogène plus énergique et massif capable de faire chuter les conditions désirées dans un domaine plus possible. Pour cela il nous faut utiliser du deutérium (comme dans Ogame), cet élément à tout d'identique à l'hydrogène si ce n'est un neutron supplémentaire ! De surcroît il est présent en masse sur notre planète, un mètre cube d'eau en possède 33 grammes. Ainsi une fusion D-D serait bien plus envisageable...
Et bien non, toujours pas, et en voici la raison. La réaction nucléaire désirée ne se fait pas à même le sol comme on allumerai un feu de camps, pour la générer il lui faut un lit douillet, et ce lit c'est un plasma. Le plasma étant un gaz à très haute température parcouru d'un courant électrique. Pour s'y faire il faut un lieu spécialement créé pour, j'y reviendrai plus tard.
Quoi qu'il en soit la température du plasma généré pour une fusion D-D est encore trop élevé pour être fabriqué à notre époque.
Conclusion, il nous faut encore descendre d'un échelon sur le type de fusion. On en vient donc à changer l'un des deux deutérium en tritium, un hydrogène avec cette fois-ci deux! neutrons supplémentaire.
Fusion D-T, plasma nécessaire à 150 millions de degré (oui avant il fallait plus...). Nous y sommes.


Un mélange un peu plus détonnant que huile-vinaigre il faut l'avouer

Comme le montre l'image ci-dessus, les produits de la fusion D-T sont 3 choses différentes : un atome d'hélium qui sera rapidement freiner (une feuille de papier suffit), un neutron tout seul qui partira à perpette les bains mais qui sera quand même utilisé pour un point primordial de la fusion contrôlée et finalement de l'énergie. Bah oui quand même, on fait pas ça juste pour plagier le soleil.

Voila, vous savez tout sur la fusion pour les nuls, reste maintenant à parler du bazar qui va permettre de faire tourner le schmilblick. Je vous ai volontairement pas parlé de la provenance du tritium car c'est un point important pour la suite du projet, sachez juste que le tritium est rare et que seuls certaines centrales nucléaires savent en générer pour l'instant.


Qui participe ? Ou le projet ITER est-il monté ?

Russie, Chine, Corée du Sud, États-Unis, Japon, pays de l'Union européenne et Inde sont les pays précurseurs, sans oublier la Suisse qui participe avec l'Union européenne par le biais de la communauté européenne de l'énergie atomique (Euratom).
Tout ce bon monde finance les 5 à 16 milliards d'euros (sacré fourchette !) demandés pour la réalisation de ce projet colossal. A noter que le Brésil a aussi déposer sa candidature ; de quoi aider à financer un surcoût tout à fait envisageable.

L’aménagement du territoire a débuté en 2007, au sud de la France à Cadarache. C'est donc bien dans notre pays de patriote gréviste que l'engin sera assemblé ! Je dis assemblé car la machine est d'une telle taille et demande une telle main d'oeuvre que construire tous ses composants au même endroit demanderai des ressources bien trop grandes sur un trop petit territoire (vous aurez remarqué que je garde volontairement en suspend toutes les informations sur la machine, just for fun). Et c'est la qu’intervient la ribambelle de pays sur le coup. Les pièces seront construites par tous les pays participants! et ensuite importées par bateaux puis camions jusqu'au site.
Une route jusqu'à Cadarache à d'ailleurs tout spécialement été aménagée pour permettre aux monstrueux transporteurs de passer sans peine. Et nous parlons ici de transporter des centaines de tonnes de matériels, un peu comme une fusée véhiculée sur sa zone de lancement, le trajet ne dépassera pas les pointes à 10 k/h. Soit 3 jours uniquement pour faire port-Cadarache...


Le Tokamak

Non ce n'est pas la nouvelle console de jeu prévue pour 2020, c'est le nom du système qui fera fonctionner le projet. Un Tokamak est une chambre à champs magnétique toroïdo (oaah! j'ai rien compris).
En voici une découpe.


Des suppositions sur la taille ?

C'est donc un appareil en forme de chambre torique (oui comme un donut mais en moins bon et plus utile). Pour la petite histoire ce type d'engin a vu le jour en Russie (vers 1950, ces gens sont des fous) et a permis de générer et conserver des plasmas relativement longtemps. C'est justement pour cette faculté que ce type de construction a été sélectionné.

Bon assez causé de ce qu'il y a autour, il est temps de parler des mensurations de la bête ; et vous serez bien malheureux de constater que si ça avait été une femme elle serait le plus gros thon de toute l'humanité car notre demoiselle pèse 23'000 tonnes pour 30 mètres cube (c'est 1900 très gros éléphants bien pressés).


La petite barre rouge c'est grosso modo votre taille

Le plasma généré à l’intérieur sera chauffé par micro onde, il se baladera dans le tore avec un diamètre de environ 6 mètres, ses déplacements seront limités par d'énormes bobines grâce à leur champs magnétique. Son courant montera jusqu'à 15 milles Ampères et sa température avoisinera les 150 millions de degré comme dit plus haut.
Parallèlement à ça les parois internes seront maintenus à 3 Kelvin (info à vérifier mes notes de la visites ne sont pas infaillibles), la différence est monumentale, sur quelques mètres de distance nous avons presque le zéro absolu d'un coté tandis que l'autre est plus chaud que l’intérieur du soleil.

Il suffit désormais de balancer notre carburant dans tout ce merdier incandescent pour créer la fusion. L'énergie sera récupéré sous forme de chaleur au fond du Tokamak (j'avoue ne pas trop avoir compris comment ils récupèrent l'énergie).
Mais les difficultés ne s'arrêtent pas la, le soucis étant l'apport constant en tritium. Je vous ai précédemment dis que ce dernier n'était présent qu'en petite quantité sur terre et imaginer le transporter d'un point à l'autre n'est tout simplement pas possible (de plus le bougre est gazeux... et radioactif...). C'est pourquoi la machine dois posséder une faculté qui sonne un peu comme un pari chez les concepteurs, une fonction tritigène ! Il doit pouvoir fabriquer son propre Tritium, et ce n'est pas chose aisée. Mais ce n'était pas sans compter sur les possibilités d'imagination de l'homme !
En utilisant des fœtus humains comme charge prépondérante à la base du processus, le système pourra générer du triti...
Oui bon pas de fœtus. En réalité il s'agit d'utiliser le neutron expulsé par la réaction de fusion. Ce neutron hautement énergétique et bigrement rapide réagira avec du Lithium que nous aurons soigneusement "disposé" sur les armatures interne du Tokamak. Et comme tout le monde le sait le lithium 6 ainsi chargé se désintègre en particule alpha et en un noyau de tritium. Nous y voila, la boucle est bouclée. A savoir qu'il faudra tout de même du tritium non généré par la machine pour lancer la première réaction mais qu'ensuite nous en disposerons grâce à elle. Notez toutefois que ce tout nouveau tritium devra être prélevé et nettoyé avant d'être réinjecté dans le plasma. C'est d'ailleurs ce circuit de nettoyage qui demande à l'usine d'être aussi grande qu'un building bien plus grand que le Tokamak lui même.


C'est pour quand ?

Les travaux ont commencé en 2007, j'y suis allé fin 2012, le chantier était encore complètement terreux si ce n'est l'énorme local ou sera construit la pièce la plus lourde de l'appareil et les piliers antisismique ou il sera disposé (idéal pour entrevoir sa taille).


On peut voir la disposition en cercle des pilonnes antisismique sur lesquels sera posé le Tokamak

Les travaux devraient être terminés pour 2020, commencera alors une phase non active avec Hydrogène et Hélium. En 2025 les essais avec quantités de tritium limité puis 2027 avec une fusion D-T bien désirée.
Désolé ce n'est pas pour tout de suite !


Maintenant quelques indications sur ITER, son but n'est pas de faire de l'énergie mais simplement de vérifier que la fusion est bel et bien possible avec la technologie Tokamak (il en existe une autre qui pourrait même être plus efficace, mais sa découverte est plus récente, il s'agit de la technologie stellarator). Le rendement voulu est de 10, c'est à dire que nous désirons avoir 10 fois plus d'énergie produite qu'utilisée avec ce système. La fusion, si elle fonctionne, devrait être une substitution à d'autres technologies, pas un remplacement, les besoins en énergie, même si mal équilibrés augmentent, notamment avec le pétrole et le gaz qui se raréfient. Sachez aussi qu'avec une technologie de fusion correcte 1 gramme de tritium peut produire autant d'énergie que 8 tonnes de pétrole !


Les grosses critiques sur ce projet :
- Le tritium est un élément radioactif de courte duré qui est volatile, c'en est donc un élément dangereux qui peut produire des dégâts s'il parvenait à s'échapper, l'ampleur de tels dégâts ne sont pas connus, peut être sont ils léger ou fort, à nous de faire attention.
- La machine pourrait rapidement de désagréger vu ce qu'elle endure à l’intérieur, des surcoûts post-construction sont concevables.
- La réaction auto-entretenue par le tritium n'est pas certaine de fonctionner.


Concernant les accidents nucléaires ce type de central n'a pour inquiétude que l'échappement de tritium. Contrairement à la fission le plasma peut être arrêté n'importe quand pour éteindre la machine rapidement. Il n'y a pas de danger d'explosion et de longue exposition à l'air ambiant.


Je finirai en vous disant que la fission (pas la fusion) est nettement plus intéressante à nos jours, les recherches pour la perfectionner avancent bien, contrairement à tout ce qu'on peut en dire cette source d'énergie est bien moins polluante que le gaz et le pétrole tout en offrant des quantités d'énergie très intéressante (chose que l’éolien et le solaire ne savent pas faire en grande quantité, en tout cas certainement pas pour la demande actuelle). Le nucléaire peut être considéré comme l'enfant battu des énergies. Il a été immédiatement mit en tord à cause de son lien étroit avec la bombe nucléaire et s'en est bien dommage.

J'espère vous avoir informé et surtout intéressé avec ce sujet qui personnellement me passionne. J'ai eu la chance d'aller visiter ce site et après réflexions et renseignements mon avis personnel est qu'il ne faut surtout pas surestimer la fusion, cette technologie est celle d'après demain, il nous reste beaucoup à faire avec sa sœur la fission. Cela étant dit je trouve merveilleux cette volonté qu'à l'homme à dépenser autant d'argent et de temps dans l'expérimentation. Après tout c'est peut être bien ce qui nous fait vivre.

Ce sujet

Super intéressant !
J'ai été amusé de voir que tes exemples pour la fusion et la fission sont ceux de mon devoir commun ^^

Tout cela promet, mais c'est vrai que ça a pas l'air de coûter 1€30 ...
D'un côté, on peu être fier que ce soit chez nous, de l'autre on peut avoir peur xD

Lui il pète ce sujet !

Hahahaha, j'ai bien aimé lire tout ça =)

Juste pour info, un seul gramme de Plutonium produit plus d’énergie qu’une tonne de pétrole. (pour la fission)
Donc en gros la fusion produirait plus que la fission, c'est quand même pas négligeable !
(Oui je suis en stage chez AREVA NC = Nuclear Cycle !)

C'est un sujet qui me parle, et qui est très bien illustré !
Bravo !

(c'est de toi les tits dessins ?)

Merci Alby, non les dessins ne sont pas de moi.
Et je n'étais pas au courant pour le rapport plutonium/pétrole ^^

Powa le pavé... Mais j'ai tout lu, et ça me parle un peu quand même^^

Mais j'ai toujours pas compris le fonctionnement de la fusion... Ca revient à la fission... Rien que sur ton schéma y'a bien une partie qui se sépare de l'hélium et c'est ça qui produit l'énergie nan?
En gros pour obtenir cet énergie il faut fusionner le D et le T et ensuite rompre la nouvelle molécule, hélium qui n'est absolument pas stable vu qu'il passe de 2 à 5 nucléons...
Enfin même j'ai du mal à comprendre le fonctionnement, même si je vois l'intérêt global, produire de l'énergie!!!^^

En tout cas encore une fois bonne chronique, et là on voit ton engouement pour le sujet!

En faite tut, le schéma de la fission est plutôt le schéma de "création" d'hélium au soleil.

¹H+¹H=²D+₁e (fusion)
¹H+¹H+¹H=³T+2₁e (fusion)
²D+³T=⁵He (fusion)
⁵He->⁴He+n (désintégration radioactive)

Pas besoin de rompre l'hélium puis que n'étant pas stable, cela se fait "tout seul".
C'est alors à ce moment là qu'il a expulsion d'énergie, celle-ci même qui est utilisée derrière (enfin si j'ai bien compris).
Et oui j'ai galéré avec les exposants et indices ...

Non c'est faux.

Fusion H-H donne Hélium et énergie. Un hydrogène contient 1 proton et un neutron, avec deux hydrogène on forme un hélium avec 2 protons et 2 neutrons, c'est équilibré. Mais la masse d'hélium finale est plus faible que la masse d'hydrogène de base, cette masse a été convertie en énergie. Cette énergie vient de l'interaction forte qui lie les atomes, je ne saurais expliquer la suite.

La fusion D-D peut donner soit Hélium 3 (un isotope de l'hélium car il possède un neutron de moins) et neutron, soit tritium et proton. Ici encore je ne sais pas vous dire qu'elles sont les probabilités de tomber dans un cas ou l'autre et pourquoi un cas peut être plus sollicité que l'autre.

La fusion D-T donne Hélium (je pourrais mettre hélium 4 mais vu que c'est son état naturel c'est inutile) et un neutron. Ici encore l'énergie produite vient de la force forte (pourquoi ?).

dans chaque cas on conserve toujours le même nombre de protons et de neutrons.

Ouarf enfin bref, ça fait boum et c'est converti en énergie grâce à la perte de masse quoi (avec le E=mc² de Einstein).
Au début y'a de l'hydrogène, et à la fin de l'hélium ^^

Ca me fait penser qu'à un contrôle, à partir de plusieurs données, je sais plus lesquels, on devait calculer d'en environ combien de temps le soleil allait s'éteindre.
Le mien meurt dans 40 000 ans

Je ne suis pas sur que la relation Einstein intervient ici^^
Il n'est pas question de célérité (c) donc il n'y a pas cette formule, si?^^

Si

Energie "envoyée" = (Masse finale - Masse initiale) x célérité²

Oui elle intervient dans le sens ou la masse a un équivalent en énergie. La vitesse peut être traduite par la vitesse à laquelle est expulsé la matière.

Au final tu sais pas grand chose ma poule !
^^

Je pense qu'il faut regarder à une échelle un peu plus petite pour comprendre l'apport d'énergie.
N'empéche y'a des mecs qui ont pensé à ça, et qui ont réussi à monter nu projet de cette ampleur juste sur des idées...

Quand vous êtes tombés dans les trucs plus théoriques, je vous ai perdus, je comprends absolument rien (j'suis musicien moi huehuehuehuehue).

Sujet très intéressant Deiv, ce fut une bonne lecture! Disons que ça m'a réveillé l'esprit en cette belle matinée!

Alblade a écrit:

Au final tu sais pas grand chose ma poule !

C'est terriblement vrai. Je n'en ai que ce que j'ai noté et appris après renseignement. Aucune idée de comment la machine est construite et le fonctionnement de l'ensemble.
M'enfin je ne suis qu'un étudiant, pour l'instant !

Y'a moyen de s'organiser une soirée dans la cuve? Y'a l'air d'avoir de la place et l'acoustique doit être sympa

À moins que t'emmène une chorale, l'acoustique doit être horrible plutôt
À la forme que ça a, si tu utilise des amplificateurs + microphones, t'aura des feedbacks assurés.
C'est comme une église mais en pire (si beaucoup d'acoustique il y a).

Comme quoi, je suis vachement calé et en physique... et en musique XD

Et artistiquement t'en penses quoi mon chéri ?

Hum... Je suis pas architecte non plus :S

Mais la qualité des petites illustrations explicatives est bonne, propre et claire, donc

J'arrive pas à comprendre de quoi vous parlez depuis tout à l'heure oO

C'est quand même un projet qui commence à dater ce machin, j'avais vu un reportage sur planet choc (chaîne danteste de documentaire au meme titre que Discovery et national geography). Ça me fascinera toujours l'investissement dans un projet comme celui si.

Bonne chronique comme d'hab t'es un génie mec, mon premier gosse portera ton prénom.

Le vrai nom de Deiv, c'est Deven

genre