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Une nouvelle clé pour la fusion thermonucléaire sans neutrons ?

ActualitéClassé sous :physique , fusion , particule Alpha

Un groupe de physiciens américains a revisité une réaction de fusion entre deux noyaux, découverte dans les années 1930 par le prix Nobel de physique Rutherford. Surprise ! Contrairement à ce que l'on pensait depuis des années, elle produit deux noyaux d'hélium énergétiques. Sans émission de neutrons, cette réaction pourrait être un jour une alternative à celle utilisée par Iter.

Rutherford a été le premier à étudier la réaction de fusion du bore avec l'hydrogène. © The Nobel Foundation

On célèbre cette année le centenaire du prix Nobel de chimie de Marie Curie ainsi que l'Année internationale de la chimie (AIC). On peut considérer que les réactions de fusion et de fission font partie de ce qu'on appelle la chimie nucléaire. Paradoxalement, alors que la fission nucléaire n'a nécessité que quelques années pour être maîtrisée, les réactions de fusion nucléaire ont été découvertes avant celles de la fission et ne sont toujours pas maîtrisées. On espère bien sûr y parvenir avec le projet Iter mais de nombreux problèmes restent encore à résoudre. Ainsi, même si la fusion qui se déroulera dans le tokamak d'Iter sera bien plus propre que dans le cas d'un réacteur nucléaire, il y aura tout de même un intense flux de neutrons. Difficile à contrôler, ce flux produira tout de même une certaine quantité de matériaux radioactifs.

L'idéal serait d'utiliser une réaction de fusion non seulement efficace pour produire de l'énergie (toutes ne le sont pas) mais également sans production de neutrons ou plus exactement, produisant un flux peu important de neutrons. De telles réactions sont connues et on parle à leur sujet de réactions de fusion thermonucléaires aneutroniques.

Un noyau de bore bombardé par un proton à une énergie adéquate se désintègre en donnant trois noyaux d'hélium. © Focus Fusion Society

Une réaction découverte il y a presque quatre-vingts ans

Malheureusement, il faut pour cela atteindre des températures de plusieurs milliards de degrés, bien plus élevées que ce que l'on fera avec Iter. De plus, les problèmes de confinement magnétique du plasma généré sont plus importants. Toujours est-il que les recherches continuent et que les physiciens étudient particulièrement la réaction de fusion du bore avec l'hydrogène.

Cette réaction a une longue histoire puisqu'elle a été découverte par Rutherford et Mark Laurence Elwin Oliphant en 1933. Une controverse s'en était suivie sur les caractéristiques des trois noyaux d'hélium émis par la fusion du noyau de bore avec un proton, donnant un noyau instable. Le modèle finalement adopté au cours des années 1980 décrivait l'émission d'une particule alpha énergétique et deux autres noyaux d'hélium à plus basses énergies.

Or, selon un groupe de physiciens nucléaires du Triangle Universities Nuclear Laboratory (TUNL) de l'Université de Duke aux États-Unis, ce modèle est faux !

Les simulations théoriques et les nouvelles expériences qu'ils ont conduites ne laisseraient plus de doutes. Ce serait en fait deux particules alpha énergétiques qui sont produites par la réaction de fusion.

Toujours selon eux, ces noyaux d'hélium pourraient permettre de produire directement et efficacement de l'électricité dans un type de réacteur adéquat. Le site de l'Université de Duke renvoie d'ailleurs aux idées exposées sur le site de la Focus Fusion Society. Ce renvoi laisse particulièrement perplexe étant donné qu'il s'agit visiblement d'une organisation liée étroitement à Eric Lerner, un spécialiste autoproclamé de la physique des plasmas, bien connu pour son opposition irrationnelle à la cosmologie standard.

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