La fusion nucléaire est déjà confrontée à une crise du carburant

Dans le Sud de France, ITER est en voie d’achèvement. Lorsqu’il sera enfin complètement allumé en 2035, le réacteur thermonucléaire expérimental international sera le plus grand appareil de ce type jamais construit et le porte-drapeau de la fusion nucléaire.

À l’intérieur d’une chambre de réaction en forme de beignet appelée tokamak, deux types d’hydrogène, appelés deutérium et tritium, seront écrasés ensemble jusqu’à ce qu’ils fusionnent dans un plasma bouillonnant plus chaud que la surface du soleil, libérant suffisamment d’énergie propre pour alimenter des dizaines de milliers de maisons – une source illimitée d’électricité tirée tout droit de la science-fiction.

Ou du moins, c’est le plan. Le problème – l’éléphant dans une salle remplie d’éléphants potentiels – est qu’au moment où ITER sera prêt, il ne restera peut-être plus assez de carburant pour le faire fonctionner.

Comme beaucoup des réacteurs de fusion nucléaire expérimentaux les plus importants, ITER s’appuie sur un approvisionnement régulier en deutérium et en tritium pour ses expériences. Le deutérium peut être extrait de l’eau de mer, mais le tritium, un isotope radioactif de l’hydrogène, est incroyablement rare.

Les niveaux atmosphériques ont culminé dans les années 1960, avant l’interdiction des essais d’armes nucléaires, et selon les dernières estimations, il y a moins de 20 kg (44 livres) de tritium sur Terre en ce moment. Et alors qu’ITER traîne en longueur, avec des années de retard et des milliards de dépassement de budget, nos meilleures sources de tritium pour l’alimenter et d’autres réacteurs expérimentaux à fusion disparaissent lentement.

À l’heure actuelle, le tritium utilisé dans les expériences de fusion comme ITER et le plus petit tokamak JET au Royaume-Uni provient d’un type très spécifique de réacteur à fission nucléaire appelé réacteur modéré à eau lourde. Mais bon nombre de ces réacteurs arrivent en fin de vie et il en reste moins de 30 en activité dans le monde – 20 au Canada, quatre en Corée du Sud et deux en Roumanie, chacun produisant environ 100 grammes de tritium par an. (L’Inde a l’intention d’en construire davantage, mais il est peu probable qu’elle mette son tritium à la disposition des chercheurs en fusion.)

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Mais ce n’est pas une solution viable à long terme – tout l’intérêt de la fusion nucléaire est de fournir une alternative plus propre et plus sûre à l’énergie de fission nucléaire traditionnelle. « Ce serait une absurdité d’utiliser des réacteurs à fission sales pour alimenter des réacteurs à fusion » propres «  », déclare Ernesto Mazzucato, un physicien à la retraite qui a été un critique virulent d’ITER et de la fusion nucléaire en général, bien qu’il ait passé une grande partie de sa vie professionnelle à étudier tokamaks.

Le deuxième problème avec le tritium est qu’il se désintègre rapidement. Il a une demi-vie de 12,3 ans, ce qui signifie que lorsqu’ITER sera prêt à démarrer les opérations deutérium-tritium (dans, en l’occurrence, environ 12,3 ans), la moitié du tritium disponible aujourd’hui se sera désintégrée en hélium-3. Le problème ne fera que s’aggraver après la mise en service d’ITER, lorsque plusieurs autres successeurs au deutérium-tritium (DT) sont prévus.

Ces forces jumelles ont contribué à transformer le tritium d’un sous-produit indésirable de la fission nucléaire qui devait être soigneusement éliminé en, selon certaines estimations, la substance la plus chère sur Terre. Il en coûte 30 000 dollars le gramme et on estime que les réacteurs à fusion en fonctionnement en auront besoin jusqu’à 200 kg par an. Pour aggraver les choses, le tritium est également convoité par les programmes d’armement nucléaire, car il contribue à rendre les bombes plus puissantes, bien que les militaires aient tendance à le fabriquer eux-mêmes, car le Canada, qui détient la majeure partie de la capacité de production mondiale de tritium, refuse de le vendre pour des raisons non pacifiques. fins.

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