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Le deutérium ultra-dense, le carburant de la fusion du futur ?

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Peut-on obtenir la fusion contrôlée sans émission de neutrons et ce dans un avenir proche ? Peut-être, d'après les travaux de physiciens de l'Université de Gothenburg, portant sur le deutérium ultra-dense, un matériau dont la densité surpasse celle du cœur du Soleil.

Du deutérium dense est irradié par un laser. L'éclat blanc dans le récipient au centre de la photo provient du deutérium. Crédit : Leif Holmlid-Atmospheric Science, Department of Chemistry, the University of Gothenburg

La fusion contrôlée est l'un des Graal de la physique moderne et il ne semble malheureusement pas possible de l'obtenir à basses températures dans des conditions facilement réalisables en laboratoire, contrairement aux affirmations récurrentes des adeptes de la fusion froide.

Il n'y aurait que deux voies praticables, celle de la fusion inertielle à l'aide de faisceaux laser comprimant des microbilles de combustible et celle de la fusion par confinement magnétique. Dans les deux cas, on utilise un mélange de deutérium et de tritium. Leur fusion produit de l'hélium et un neutron.

Cette réaction est la plus facile à obtenir dans un réacteur et l'une des plus énergétiques. Elle produit bien moins de déchets radioactifs que la voie de la fission nucléaire mais il reste quand même un flux de neutrons. Dans les réacteurs du futur, comme ceux du projet Iter, ce flux de neutrons sera tout de même la source de quelques déchets radioactifs. Néanmoins, si l'on savait produire des réactions de fusions stables et produisant plus d'énergie qu'elles n'en consomment, on disposerait d'une source d'énergie que l'on pourrait qualifier de propre et de quasiment inépuisable.

Malheureusement, il pourrait s'écouler des décennies avant que ce rêve ne se réalise.

Le matériau est idéal... mais on ne sait pas encore le fabriquer

Un groupe de chercheurs du département de chimie de l'Université de Gothenburg en Suède, avec parmi eux Leif Holmlid, explore la voie de la fusion inertielle non pas avec un mélange de deutérium et de tritium mais avec un combustible en deutérium pur. La clé qui ferait toute la différence avec la glace de deutérium, déjà testée, est la densité du nouveau matériau.

Bien qu'on ne l'ait obtenu jusqu'ici qu'en très petites quantités, les chercheurs savent produire du deutérium ultra-dense dont un cube de 10 cm de côté pèserait près de 130 tonnes. Cette densité, plus d'une centaine de milliers de fois celle de l'eau, est supérieure à celle du cœur du Soleil. On pense que ce genre de matériau existe lors des premiers stades de formation des étoiles et des naines brunes et doit aussi pouvoir se retrouver à l'intérieur des planètes géantes de notre système solaire.

Le deutérium ultra-dense l'est un million de fois plus que la glace de deutérium déjà employée dans des expériences de fusion inertielle avec des faisceaux lasers. Le résultat est qu'il est plus facile et moins coûteux en énergie de le comprimer pour atteindre la température et la pression nécessaire à l'amorce d'une fusion. Ce matériau pourrait donc bien révolutionner dans un avenir proche les recherches en fusion contrôlée

Mais il y a d'abord un premier obstacle à franchir. C'est celui de la production de grandes quantités de deutérium ultra-dense. Les physiciens n'y sont pas encore parvenus...

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