Fusion nucléaire
La fusion nucléaire est le processus qui consiste à fabriquer un seul noyau lourd (partie d'un atome) à partir de deux noyaux plus légers. Ce processus s'appelle une réaction nucléaire. Il libère une grande quantité d'énergie.
Le noyau issu de la fusion est plus lourd que l'un ou l'autre des noyaux de départ. Cependant, il n'est pas aussi lourd que la combinaison de la masse initiale des noyaux de départ (atomes). Cette masse perdue est transformée en beaucoup d'énergie. C'est ce que montre la célèbre équation E=mc2 d'Einstein.
La fusion se produit au milieu des étoiles, comme le Soleil. Les atomes d'hydrogène sont fusionnés pour former de l'hélium. Cela libère beaucoup d'énergie. Cette énergie alimente la chaleur et la lumière de l'étoile. Tous les éléments ne peuvent pas être réunis. Les éléments les plus lourds sont moins faciles à assembler que les plus légers. Le fer (un métal) ne peut pas fusionner avec d'autres atomes. C'est ce qui provoque la mort des étoiles. Les étoiles unissent tous leurs atomes pour former des atomes plus lourds de différents types, jusqu'à ce qu'elles commencent à fabriquer du fer. Le noyau de fer ne peut pas fusionner avec d'autres noyaux. Les réactions s'arrêtent. L'étoile finit par se refroidir et mourir.
Sur Terre, il est très difficile de lancer des réactions de fusion nucléaire qui libèrent plus d'énergie qu'il n'en faut pour démarrer la réaction. La raison en est que les réactions de fusion ne se produisent qu'à haute température et à haute pression, comme dans le Soleil, parce que les deux noyaux ont une charge positive, et que le positif repousse le positif. La seule façon d'arrêter la répulsion est de faire en sorte que les noyaux se frappent l'un l'autre à très grande vitesse. Ils ne le font qu'à haute pression et à haute température. Jusqu'à présent, la seule approche réussie a été celle des armes nucléaires. La bombe à hydrogène utilise une bombe atomique (à fission) pour déclencher des réactions de fusion. Les scientifiques et les ingénieurs essaient depuis des décennies de trouver un moyen sûr et efficace de contrôler et de contenir les réactions de fusion pour produire de l'électricité. Ils ont encore de nombreux défis à relever avant que l'énergie de fusion puisse être utilisée comme source d'énergie propre.
Le Soleil produit son énergie par la fusion nucléaire de noyaux d'hydrogène en hélium. Dans son noyau, le Soleil fusionne 620 millions de tonnes d'hydrogène chaque seconde.
La réaction de fusion hydrogène deutérium-tritium (D-T) est utilisée pour libérer l'énergie de fusion.
Une version du tableau périodique indiquant les origines - y compris la nucléosynthèse stellaire - des éléments. Les éléments au-dessus de 94 sont artificiels et ne sont pas inclus.
Questions et réponses
Q : Qu'est-ce que la fusion nucléaire ?
R : La fusion nucléaire est le processus qui consiste à fabriquer un seul noyau lourd (partie d'un atome) à partir de deux noyaux plus légers. Ce processus s'appelle une réaction nucléaire et libère une grande quantité d'énergie.
Q : Comment ce processus fonctionne-t-il ?
R : Le noyau fabriqué par fusion est plus lourd que l'un ou l'autre des noyaux de départ, mais pas aussi lourd que la combinaison de leur masse initiale. Cette masse perdue est transformée en beaucoup d'énergie, ce que l'on peut voir dans la célèbre équation d'Einstein E=mc2.
Q : Où ce processus se produit-il ?
R : La fusion se produit au cœur des étoiles, comme notre Soleil, où les atomes d'hydrogène sont fusionnés pour former de l'hélium et libérer beaucoup d'énergie qui alimente sa chaleur et sa lumière.
Q : Tous les éléments peuvent-ils être réunis par fusion ?
R : Non, les éléments les plus lourds s'assemblent moins facilement que les plus légers et le fer (un métal) ne peut pas du tout fusionner avec d'autres atomes. C'est ce qui provoque la mort des étoiles lorsqu'elles réunissent tous leurs atomes pour en faire des atomes plus lourds jusqu'à ce qu'elles commencent à fabriquer du fer qui ne peut plus être fusionné.
Q : Est-il facile de déclencher des réactions de fusion nucléaire sur Terre ?
R : Non, c'est très difficile car ces réactions ne se produisent qu'à des températures et des pressions élevées, comme dans le Soleil, car les deux noyaux ont des charges positives qui se repoussent. Ils doivent donc se heurter à des vitesses très élevées pour réussir à fusionner.
Q : Quelqu'un a-t-il réussi à contrôler ou à contenir ces réactions pour la production d'électricité ?
R : Pas encore. Les scientifiques et les ingénieurs essaient depuis des décennies, mais il reste encore de nombreux défis à relever avant que l'énergie de fusion puisse être utilisée comme une source d'énergie propre.
Q : Qu'est-ce qui a réussi jusqu'à présent en matière de fusion nucléaire ?
R : La seule approche réussie jusqu'à présent a été celle des armes nucléaires où la bombe à hydrogène utilise une bombe atomique (fission) pour démarrer la réaction.
