THERMONUCLÉAIRE ÉNERGIE

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Nucléon : énergie de liaison

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Fusion : réactions nucléaires

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Réacteur de fusion deutérium-tritium

Réacteur de fusion deutérium-tritium
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Tore avec lignes de forces et dérive des particules chargées

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La fusion thermonucléaire

L'énergie de fusion

Le noyau d'un atome est constitué de deux types de particules appelées nucléons : les protons de charge positive et les neutrons de charge nulle. La cohésion des nucléons, et donc la stabilité des atomes, est assurée par une force à courte portée (10—15 m) appelée interaction forte. Elle s'oppose à la force électrostatique qui est, au contraire, répulsive pour les particules chargées de même signe (les protons). La physique nucléaire nous apprend que l'énergie de liaison, en mégaélectronvolts (MeV) par nucléon, est maximale pour l'atome de fer, qui est constitué de 56 nucléons (fig. 1), ce qui signifie concrètement que la fission de noyaux plus lourds que le fer ou la fusion des noyaux plus légers sont libératrices d'énergie.

Nucléon : énergie de liaison

Nucléon : énergie de liaison

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Énergie de liaison par nucléon pour différents éléments. 

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Les sauts quantiques d'énergie mis en jeu sont de l'ordre de 1 MeV par nucléon, c'est-à-dire environ un million de fois plus importants que les sauts quantiques mis en jeu au cours des réactions chimiques qui intéressent les niveaux d'énergie électroniques des atomes. Par exemple, la combustion du carbone fournit environ 4 électronvolts par molécule de dioxyde de carbone CO2 formée, la fission de l'uranium, environ 200 mégaélectronvolts par atome, la fusion d'un noyau de deutérium et de tritium, environ 18 mégaélectronvolts. Ces résultats, convertis en unités pratiques, s'expriment ainsi : l'énergie potentielle contenue dans 1 kilogramme de charbon est équivalente à 9 kilowattheures (kWh), dans 1 kilogramme d'uranium à 24 × 106 kWh, et dans 1 kilogramme de mélange deutérium-tritium à 94 × 106 kWh.

Comme nous l'avons vu, la vie des étoiles est la manifestation « éclatante » des principes évoqués. L'énergie thermonucléaire dégagée par les réactions de fusion qui s'y produisent est la source du rayonnement considérable dont nous percevons les effets, notamment le rayonnement solaire. Le combustible qui alimente les réactions thermonucléaires sub [...]


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Pour citer l’article

Michel GRÉGOIRE, Joseph WEISSE, Jean-Paul WATTEAU, Guy LAVAL, Robert DAUTRAY, Pascal GARIN, « THERMONUCLÉAIRE ÉNERGIE », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 06 novembre 2019. URL : http://www.universalis.fr/encyclopedie/energie-thermonucleaire/