Les défis de la fusion thermonucléaire

La fusion thermonucléaire contrôlée vise à reproduire sur terre les réactions nucléaires qui ont lieu dans les étoiles et qui sont à l’origine de la prodigieuse quantité d’énergie qui les fait vivre et qui les fait briller. Utiliser les réactions de fusion entre des noyaux d’hydrogène comme source d’énergie pour les générations futures n’est pas une utopie. Les recherches actuelles sont très actives dans ce domaine, et un réacteur expérimental international, ITER, destiné à démontrer la faisabilité scientifique et technologique du procédé est en construction à Cadarache, dans le Sud de la France.

Pour que les réactions de fusion aient lieu, il faut d’abord vaincre la répulsion coulombienne entre les noyaux, et pour cela les porter à une énergie de l’ordre de 10keV ou 100 million de degrés. La matière est alors dans l’état ‘plasma’. Pour que les réactions de fusion s’auto-entretiennent, il faut ensuite qu’elles soient suffisamment nombreuses dans un volume donné : le plasma doit être confiné.

L’exposé décrira les conditions de plasma qui doivent être réalisées pour que la fusion thermonucléaire soit une source d’énergie économiquement viable. Un état des lieux de l’avancée des recherches sera fait. Des difficultés subsistent, à la fois sur la physique et sur la technologie à mettre en place. Parmi elles, l’interaction du plasma avec les surfaces matérielles qui le limitent, le contrôle du plasma, rendu complexe par la turbulence et les instabilités magnétohydrodynamiques qui s’y développent, la gestion des phénomènes transitoires. Ces questions encore ouvertes sont autant de défis qui, avec la collaboration internationale des équipes, rendent ces domaines d’étude extraordinairement attractifs.