La fusion nucléaire est une réaction au cours de laquelle deux noyaux légers se réunissent pour former un noyau plus lourd.

Bien que nous bénéficions déjà de l'énergie thermonucléaire par le soleil et les étoiles, de nombreuses complications restent à résoudre pour réaliser sur terre des réactions de fusion contrôlées.

Pour initier de telles réactions, les noyaux doivent s'approcher à une dizaine de femtomètres, ce qui leur impose de vaincre une barrière de potentiel, liée à la répulsion électrostatique des noyaux, de 0,15 MeV.

Il faut en conséquence, communiquer une très grande énergie cinétique et vitesse aux noyaux pour réussir une réaction thermonucléaire.

Un mélange dense, destiné à fusionner, de molécules de deutérium et de tritium est porté à une très haute température, voisine de plusieurs millions de degrés.

L'énergie due au choc de la seule agitation thermique suffit à provoquer les premières réations de fusion, dont l'énergie cinétique entraîne une élévation de température suffisante pour provoquer de nouvelles réactions en chaîne de fusion.

Si la température s'emballe, c'est l'explosion thermonucléaire de type bombe H.

Le problème physque se décline donc à produire, entretenir et contrôler des plasmas denses et très chaud.

Dans la fusion contrôlée deux voies de recherche privilégiées sont à l'étude :
  • Les Tokamaks, inventés par les Russes, qui sont des tores chauffant un plasma par induction électromagnétique et le confinant dans un fin volume, de façon à avoir une très grande densité et à éviter tout contact avec les parois.

  • La fusion par confinement inertiel, où l'énergie de faisceaux laser de grande puissance est concentrée sur une goutte de mélange de deutérium-tritium, et la fait imploser, pour atteindre des densitées suffisantes pour permettre de déclancher la réaction thermonucléaire.
La fusion contrôlée est l'enjeux primordial de la paix de l'humanité, car elle présente l'avantage de ressources inépuisables d'énergie, d'une radioactivité moindre que la fission, limitée aux matériaux de structure, et de l'absence de prolifération de matières statégiques.


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