Fusion nucléaire : la Chine a pris une avance de 100 secondes !

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La Chine est l’un des pays contributeurs du projet ITER dont j’ai dit quelques mots à plusieurs reprises sur ce blog. Mon opinion (que je ne partage qu’avec moi-même comme disait très justement Pierre Desproges) n’a pas évolué au sujet de ce projet insensé et incroyablement coûteux. Jamais la fusion nucléaire ne pourra être maîtrisée afin de produire de l’énergie. Ce projet relève de l’illusion mais néanmoins la Chine investit des moyens considérables dans ce type de technologie et vient pour la première fois de maîtriser un plasma d’hydrogène plus de 100 secondes à une température propice à la fusion nucléaire qui aurait atteint l’incroyable valeur de 100 millions de degrés. Afin de clarifier les idées de mes lecteurs peu familiers de cette technologie il s’agit de confiner dans un champ magnétique intense des noyaux d’hydrogène. L’agitation de ces noyaux entraine une élévation de température et si le plasma est bien confiné dans le champ magnétique cette température atteint des valeurs telles que la fusion de noyaux entre eux devient possible. Cette fusion produit des noyaux d’hélium avec comme conséquence une intense production d’énergie thermique.

Cependant dans le cas de l’installation chinoise appelée EAST (acronyme de Experimental Advanced Superconducting Tokamak) la prouesse récemment atteinte ne concernait que des noyaux d’hydrogène léger. Or il est difficile d’assister dans ces conditions à une fusion nucléaire effective car il faudrait arriver à maîtriser un plasma constitué à parts égales des deux isotopes plus lourds de l’hydrogène, du deutérium et du tritium, qui en fusionnant produiront un noyau d’hélium et un neutron très énergétique. Dans la pratique, cette étape démontre qu’il va être donc possible de réaliser la même opération avec ce mélange. La Chine a donc franchi une étape cruciale dans la mise au point de la fusion nucléaire, ce qui ne veut pas dire qu’on arrivera un jour à exploiter industriellement ce processus.

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Le principe de la production d’énergie thermique par fusion nucléaire consistera à récupérer cette énergie à l’aide d’un gaz, très probablement de l’hélium, qui sera conduit dans un échangeur de chaleur. Il s’agit d’un concept encore très théorique pour deux raisons essentielles. La stabilité du plasma doit être maintenue durablement – des jours, des mois, des années – pour qu’une exploitation industrielle puisse être raisonnablement envisagée : les ingénieurs chinois sont péniblement arrivés à 100 secondes, on est donc encore très loin des conditions d’exploitation. La deuxième raison qui apparemment ne semble pas préoccuper ces mêmes ingénieurs est le bombardement neutronique extrêmement intense auquel sera soumis l’intérieur de l’installation en forme de tore (illustration Académie des Sciences chinoise) outre bien entendu la chaleur intense dégagée qu’il faudra évacuer à l’aide d’hélium propulsé par des pompes résistant à cette même chaleur intense. Pour l’instant c’est la « boite noire » technologique. Ce qui est stupéfiant dans cette histoire est que les ingénieurs comme les décideurs politiques qui encouragent ces projets de fusion passent sous silence ces deux aspects pourtant cruciaux pour éventuellement atteindre une production électrique rentable dans un avenir incertain.

Et pourtant, forts de cette avancée qualifiée de très satisfaisante – 100 secondes, c’est « énorme » – les responsables chinois sont optimistes et pensent qu’à l’horizon 2030 il sera possible de produire jusqu’à 200 MW électriques, entendez production nette. Je n’arrive pas à le croire, c’est de la pure propagande organisée par des scientifiques qui ont tout simplement besoin de vivre, exactement comme les dizaines de milliers de personnes qui vivent du « réchauffement climatique d’origine humaine » en pondant des projets de recherche tous aussi farfelus les uns que les autres. Compte tenu de mes maigres connaissances en chimie et en physique je peux affirmer sans me tromper qu’il n’existe aucun matériau dans la croute terrestre capable de résister à un bombardement de neutrons intense et durable résultant du processus de fusion le plus simple imaginable :

deutérium + tritium –> hélium + 1 neutron + énergie thermique

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Quant à la résistance à la chaleur de machines tournantes, je pense aux pompes véhiculant l’hélium vers des échangeurs de chaleur, au delà de 1000 degrés les problèmes deviennent sans solution. Or ces installations de fusion devront gérer des températures théoriques de dizaines de millions de degrés … J’avoue que je suis non seulement perplexe mais aussi et surtout écoeuré par l’immense gâchis financier tant chinois qu’international pour un rêve qui ne se concrétisera jamais. Ci-dessous le chantier ITER en octobre 2016 et construction par des techniciens chinois de bobines supra-conductrices pour ITER dans les ateliers de la CNIM à la Seyne-sur-Mer à l’aide de centaines de milliers de fils supra-conducteurs fabriqués en Chine, chaque fil aussi fin qu’un cheveu coûtant la modique somme de 4400 dollars.

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Source et illustrations : South China Morning Post

Commentaires sur le projet ITER : en résumé un très coûteux piège aux alouettes écolos !

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Si ma mémoire est encore bonne, je crois que ce lundi 25 mai est férié en France (comme beaucoup de jours de ce même mois) et je donne donc du grain à moudre à mes lecteurs avec un peu d’avance.

Dans la série « Le futur de l’Énergie Nucléaire » un intéressant article paru dans theconversation.com mentionne le projet ITER que je me permets de reproduire ici. Il est d’abord tout à fait opportun de s’arrêter un instant sur le titre révélateur de cet article écrit par un chercheur de l’Australian National University, Matthew Hole : « Nuclear Fusion, the clean power that will take decades to master ». Inutile de traduire en français, on comprend tout de suite que la maîtrise du transfert de chaleur de l’intérieur d’un réacteur à fusion vers l’extérieur n’est tout simplement pas résolu pour le moment et ne le sera peut-être jamais comme on peut le comprendre en sous-entendus en lisant cet article. Les passages en italiques sont des remarques ou commentaires de mon cru comme cette introduction. Et ce billet tombe à point nommé puisque le site de construction d’ITER sera ouvert au public le 30 mai prochain. Ne manquez pas d’aller visiter cet endroit comme j’ai en d’autres temps malheureusement révolus visité à plusieurs reprises le chantier puis l’usine en fonctionnement de Creys-Malville. Voici donc cet article :

La fusion nucléaire est le phénomène physique qui entretient les étoiles dont le Soleil en dégageant d’énormes quantités d’énergie provenant de la fusion d’éléments chimiques légers tels que l’hydrogène et l’hélium. Si on pouvait maîtriser ce phénomène sur la Terre il pourrait procurer une source infinie d’énergie propre, l’eau étant le principal « combustible », sans production de « gaz à effet de serre », sans risques de prolifération (de matière fissile pour fabriquer des armes) et sans risques d’accidents catastrophiques. Les déchets radioactifs sont très peu abondants et indirects car provenant de l’activation par les neutrons du cœur de l’installation du réacteur. Avec les technologies actuelles, une centrale à fusion pourrait être entièrement recyclée 100 ans après son arrêt définitif.

On est donc tout de suite averti de l’orientation idéologique de l’auteur qui en un petit paragraphe annonce sa couleur verte : la fusion est la panacée pour combattre les « gaz à effet de serre » dont on n’a encore jamais prouvé le dit effet, rendre impossible la prolifération des armes atomiques, rendre le risque d’accidents genre Tchernobyl ou Fukushima nul et ne pas poser de problèmes de démantèlement après avoir laissé dormir l’installation pendant 100 ans : ce sont les 4 arguments sans cesse ressassés par les écologistes, encore que 100 ans sans créations d’emplois dans le démantèlement c’est démoralisant ! Continuons la lecture, c’est édifiant !

Actuellement les centrales électronucléaires exploitent la fission, la cassure des noyaux instables d’éléments lourds tels que l’uranium, le thorium ou le plutonium en éléments plus petits. Ce processus est accéléré par les neutrons et génère de la chaleur récupérée pour produire de l’électricité mais il conduit aussi à des déchets à longue durée de vie.

Je rappelle au passage que la gestion des déchets radioactifs à haute activité est également un argument avancé par les anti-nucléaristes qui se sont opposé paradoxalement au surrégénérateur qui aurait pu servir de poubelle en valorisant ces déchets avec une production d’énergie électrique tout en faisant disparaître ces derniers ! Mais continuons …

Alors pourquoi n’utilise-t-on pas la fusion qui est une source d’énergie propre ? En dépit de progrès significatifs dans la recherche sur la fusion pourquoi tant de scientifiques affichent leur scepticisme devant des effets d’annonce infondés (voir le lien) ? Pour répondre brièvement il est extrêmement difficile d’atteindre les conditions permettant de maintenir la fusion nucléaire mais si les expériences bientôt en cours sont couronnées de succès, alors la fusion nucléaire pourrait devenir une réalité d’ici une génération.

Cela fait maintenant 50 ans que les premières bombes à fusion dites bombes H ont été inventées par les physiciens travaillant pour les armées mais il s’agissait de fusion non contrôlée à dessein. Ces mêmes scientifiques (et les politiciens) repoussant les limites de la mauvaise foi promettent que cette fusion à usage militaire aura des retombées civiles mais tels Soeur Anne du sommet de sa tour, on ne voit toujours rien venir … Revenons à l’article.

Contrairement à la fission, les noyaux atomiques ne peuvent fusionner spontanément car ils sont chargés positivement et ils se repoussent les uns les autres sans jamais pouvoir se rencontrer et fusionner. Dans la nature, la gigantesque gravitation et la température énorme régnant à l’intérieur d’une étoile sont suffisantes pour permettre aux noyaux de fusionner directement par effet tunnel quantique à travers cette barrière électrostatique infranchissable. Au laboratoire, cet effet tunnel est tellement faible qu’il est impossible d’atteindre la fusion directement à moins de chauffer les atomes à des températures extravagantes 6 à 7 fois plus élevées que celle du centre du Soleil. Même la plus élémentaire fusion entre un noyau de deutérium et un noyau de tritium (deux isotopes de l’hydrogène) pour former un noyau d’hélium requiert une température de 120 millions de degrés ! À une telle température, on parle (pudiquement) de plasma super-chaud. Maintenir ce plasma confiné dans un espace de telle manière que suffisamment de noyaux fusionnent n’est pas impossible. On sait le faire en utilisant des champs magnétiques intenses créés par des bobines supraconductrices (comme celles utilisées en imagerie médicale par résonance magnétique nucléaire). On peut ainsi créer un tore appelé une « bouteille magnétique » dans lequel le plasma est emprisonné.

Les expériences actuelles arrivent aujourd’hui à confiner un plasma super-chaud mais sa densité et le temps de confinement ne sont pas assez importants pour qu’il puisse s’auto-entretenir en d’autres termes se chauffer tout seul par fusion de noyaux. Pourtant en 40 années de travail les scientifiques sont arrivé à améliorer d’un facteur mille les performances obtenues avec ces plasma en termes de densité de confinement, de température et de temps de confinement. C’est facile à dire, ils partaient de zéro et ce facteur mille ne veut rien dire du tout.

Ce sont de tels résultats encourageants (?) qui ont conduit à la création d’ITER pour passer en grandeur presque nature, les politiciens étant poussés par la paranoïa de sources d’énergie totalement décarbonées et inépuisables mais cette décision est pour le moment, et peut-être pour toujours le résultat d’une illusion scientifique comme on va le découvrir avec la suite de cet article agrémenté de mes commentaires qui n’ont de valeur que celle que je leur accorde moi-même. La suite …

Le réacteur ITER actuellement en construction à Cadarache près d’Aix-en-Provence dans le sud de la France a pour mission d’explorer l’étape suivante, celle du plasma en régime d’auto-combustion, c’est-à-dire un plasma qui produit plus d’énergie qu’il n’en faut pour le chauffer et entrainer une fusion nucléaire et ceci d’un facteur (multiplicateur) espéré de 10 à 30. Le schéma du principe de fonctionnement est le suivant :

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Le projet ITER est le plus audacieux du monde avec un budget de plus de 20 milliards de dollars (pour le moment mais ce budget pourrait atteindre le double voire le triple ou bien plus encore compte tenu des immenses défis technologiques auxquels vont être confrontés les ingénieurs et les scientifiques) pour démontrer la faisabilité de la fusion pour produire de l’énergie électrique. Juste une petite idée de ces défis technologiques : arriver à créer un champ magnétique de 5 Tesla autour d’un tore de 6 mètres de diamètre pour confiner 840 mètres-cube de plasma soit le tiers du volume d’une piscine olympique ! L’engin en construction dans ce but pèsera 23000 tonnes, il contiendra 100 tonnes de brins supraconducteurs constitués de niobium à condition que ces fils de niobium soient refroidis à moins 269°C (4,5 °K). Cela signifie que cette gigantesque machine se trouvera en réalité entièrement entourée par un bain d’hélium liquide avec en son intérieur un plasma devant atteindre des millions de degrés, la condition sine qua non pour obtenir de la fusion nucléaire.

J’avoue qu’à ce stade de la lecture de l’article rédigé pourtant par un physicien des particules habitué aux très hautes et aux très basses températures, je me suis posé la question simple : existe-t-il ou encore existera-t-il un jour des matériaux capables d’encaisser des chocs thermiques d’une telle ampleur ? La réponse est évidemment non ! Et très curieusement, on n’a pas l’air de s’être posé cette question ni avant d’avoir décidé du projet ITER ni aujourd’hui ni dans dix ans. Mais quand viendra le moment d’arrêter ce projet irréaliste et irréalisable car il n’existe pas dans la croute terrestre de matériau capable de résister à des millions de degrés, la désillusion sera immense. À moins qu’un détail m’échappe et que l’auteur de l’article s’est bien gardé de mentionner puisque son université est partie prenante dans le projet ITER, et ce afin de ne pas tuer la poule aux œufs d’or, et n’étant de surcroit ni spécialiste de la physique des matériaux et encore moins de la physique des particules, j’avoue que je balance entre la bouffonnerie de ce projet et la crédulité sans bornes de scientifiques qui s’abusent eux-mêmes, ce qui est encore plus grave. Mais continuons à lire cet article …

Les informations obtenues avec le projet ITER permettront de développer un technologie dans un but commercial. Si ITER est prévu générer ses premiers plasmas vers 2020, les premières expérimentations de plasma auto-alimenté ne débuteront que vers 2027 (admirez la précision de cette date butoir) mais l’un des défis les plus colossaux qu’il faudra alors affronter sera la résistance du mur de matériau (dont on ignore encore la composition, la est la grande, très grande inconnue) entourant le tore de plasma non seulement à la chaleur mais également à un flux intense de neutrons.

Idem pour les échangeurs de chaleur supposés extraire celle-ci pour chauffer un circuit secondaire dont on ignore encore la nature afin de produire de la vapeur et faire tourner une bonne vieille turbine comme il en existe des centaines dans les centrales à charbon ou à uranium.

La construction des premiers réacteurs à fusion commerciaux de l’ordre de 1 GW électrique est prévue pour les années 2030. Le retour d’expérience d’ITER autorisera certainement (j’admire ce « certainement », il ne faut pas manquer de culot !) la mise au point de centrales électriques plus compactes et selon les projections économiques les centrales électriques à fusion pourraient être économiquement rentables avec très peu d’impact sur l’environnement (sic). Si les défis sont énormes, les profits réalisables sont tout aussi énormes.

En conclusion, le projet pharaonique ITER a reculé les bornes de la monstruosité de la propagande « énergies propres » mondialement dispersée par des politiciens décérébrés et à genoux devant des gourous imbus de leur pseudoscience de l’environnement, du climat et du carbone. L’avenir de l’énergie électrique « décarbonée », puisqu’il faut la mentionner par son vrai nom, je ne parle naturellement ni de moulins à vent ni de panneaux solaires, se trouve dans la surrégénération avec comme matières premières le thorium 233 et l’uranium 238, deux métaux relativement abondants dans la croute terrestre (il y a autant de thorium que de plomb dans cette croute terrestre). Les centaines de milliers de tonnes d’uranium 238 dont disposent déjà tous les pays qui ont entrepris d’enrichir en son isotope 235 ce métal, le seul naturellement fissile, en vue de produire du combustible pour les centrales nucléaires civiles constituent une ressource telle qu’on peut déjà « voir venir » pour plusieurs centaines d’années allègrement et avec le thorium pour plusieurs milliers d’années, bien après que l’espèce humaine ait disparu définitivement de la planète puisqu’on en est aux prédictions. Finalement ce projet ITER est un somptueux et parfaitement scandaleux gâchis à l’échelle planétaire ! Mais personne ou presque n’ose réagir et je me félicite moi-même de faire part de ma réprobation profonde à propos de ce projet qui va obérer les générations à venir pour strictement aucun résultat !

Sources, illustrations : ITER :

https://theconversation.com/dont-get-too-excited-no-one-has-cracked-nuclear-fusion-yet-33132

https://www.iter.org