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

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Tore avec lignes de forces et dérive des particules chargées

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La fusion par confinement inertiel

La découverte du pompage optique par Alfred Kastler et Jean Brossel en 1950 suivie de celle du laser par Theodore H. Maiman, Arthur L. Schawlow et Charles H. Townes en 1960 donnèrent naissance à la fusion par confinement inertiel. Bien qu'ayant débuté une dizaine d'années après le confinement magnétique, cette approche, utilisant un plasma très dense confiné pendant un temps bref, atteint aujourd'hui des performances telles qu'elle est considérée comme une seconde voie possible de la fusion thermonucléaire contrôlée.

Principe de la fusion par confinement inertiel

Le rayonnement du laser éclaire uniformément une très petite sphère de l'ordre du milligramme d'un mélange équimolaire de deutérium et de tritium (DT) à l'état solide (fig. 9). Il en résulte une ablation progressive de la périphérie de la sphère et la formation d'une couronne de plasma qui absorbe le rayonnement jusqu'à sa densité de coupure, densité pour laquelle pulsation du rayonnement laser et pulsation électronique du plasma sont égales. Cette couronne se détend vers l'extérieur et exerce, par réaction, une poussée centripète qui comprime et chauffe la partie centrale dense de la sphère de DT, qui n'a pas été atteinte par le laser et qu'on appelle « cœur ».

Sphère de deutérium-tritium

Sphère de deutérium-tritium

Dessin

Schéma d'une sphère de deutérium-tritium (D-T) interagissant avec les faisceaux laser. La sphère se vaporise superficiellement et s'entoure d'une couronne de plasma où le rayonnement est absorbé au voisinage de la densité de coupure. La couronne se détend vers l'extérieur. Par réaction,... 

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Soumis à cette poussée centripète ou « implosion », le cœur est comprimé jusqu'à des densités de mille à dix mille fois celle du DT solide et porté à des températures de l'ordre de 10 kiloélectronvolts, densités et températures qui donnent lieu à un grand nombre de réactions de fusion des noyaux de deutérium et de tritium (ou deutons et tritons) : le cœur s'enflamme et « brûle » pendant un laps de temps bref voisin de 100 picosecondes (ps), sa cohésion étant maintenue par inertie, puis explose sous l'effet de l'énergie thermonucléaire libérée. D'où le nom de fusion par confinement inertiel donné à cette seconde voie d'approche d'un futur réacteur à fusion.

Pour qu'une telle voie aboutisse, il faut, d'une part, libérer plus d'énergie (fig. 10) que celle qui est fournie po [...]

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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 14 juin 2019. URL : http://www.universalis.fr/encyclopedie/energie-thermonucleaire/