Qu'est-ce que l'énergie de fusion?
L'énergie de fusion est l'extraction de l'énergie des liaisons entre les particules dans les noyaux d'atomes en fusionnant ces noyaux. Pour obtenir le maximum d’énergie, il faut utiliser des éléments légers et des isotopes tels que l’hydrogène, le deutérium, le tritium et l’hélium, bien que tout élément dont le numéro atomique soit inférieur à celui du fer puisse produire de l’énergie nette lorsqu’il est fondu. La fusion contraste avec la fission, le processus selon lequel l’énergie est générée en brisant des noyaux lourds comme l’uranium ou le plutonium. Les deux sont considérés comme de l'énergie nucléaire, mais la fission est plus facile et mieux développée. Toutes les centrales nucléaires actuelles fonctionnent à l'énergie de fission, mais de nombreux scientifiques espèrent qu'une centrale à base d'énergie de fusion sera développée avant 2050.
Il existe des bombes nucléaires basées à la fois sur l'énergie de fission et sur l'énergie de fusion. Les bombes A classiques sont basées sur la fission, alors que les bombes H, ou les bombes à hydrogène, sont basées sur la fusion. La fusion convertit plus efficacement la matière en énergie, produisant plus de chaleur et de température lorsque le processus se transforme en une réaction en chaîne. Ainsi, les bombes H ont des rendements plus élevés que les bombes A, parfois plus de 5 000 fois plus élevées. Les bombes H utilisent un "amplificateur" de fission pour atteindre la température requise pour la fusion nucléaire, qui est d'environ 20 millions de degrés Kelvin. Dans une bombe H, environ 1% de la masse réactionnelle est convertie directement en énergie.
L'énergie de fusion, et non la fission, est l'énergie qui alimente le soleil et produit toute sa chaleur et sa lumière. Au centre du Soleil, environ 4,26 millions de tonnes d'hydrogène par seconde sont converties en énergie, produisant 383 yottawatts (3,83 × 10 26 W) ou 9,15 × 10 10 mégatonnes de TNT par seconde. Cela semble beaucoup, mais c'est en fait assez doux compte tenu de la masse totale et du volume du soleil. Le taux de production d'énergie dans le noyau du Soleil n'est que d'environ 0,3 W / m 3 (watts par mètre cube), soit plus d'un million de fois moins que la production d'énergie produite par un filament d'ampoule. Ce n’est que parce que le noyau est énorme, d’un diamètre équivalent à environ 20 Terre, qu’il génère autant d’énergie totale.
Depuis plusieurs décennies, les scientifiques s’emploient à exploiter l’énergie de fusion pour répondre aux besoins de l’homme, ce qui est difficile en raison des températures et des pressions élevées qui y règnent. En utilisant l’énergie de fusion, une unité de carburant de la taille d’un roulement à billes peut produire autant d’énergie qu’un baril d’essence. Malheureusement, toutes les tentatives de production d’énergie de fusion à partir de 2008 ont consommé plus d’énergie qu’elles n’en ont produite. Il existe deux approches de base: utiliser un champ magnétique pour compresser un plasma à la température critique (fusion par confinement magnétique) ou allumer des lasers sur une cible si intense qu’elle le réchauffe au-delà du seuil critique de fusion (fusion par confinement inertiel). Les deux approches ont reçu un financement important, avec le National Ignition Facility (NIF) qui tente une fusion par confinement inertiel et est opérationnel en 2010, et le réacteur thermonucléaire expérimental international (ITER) qui tente une fusion par confinement magnétique et qui est mis en ligne en 2018.