Vous avez peut-être entendu parler de la fusion à froid, l’idée que les atomes peuvent être fusionnés sans utiliser de chaleur importante ou tout autre type d’énergie tout en produisant beaucoup d’énergie. Cette pierre philosophale a été l’objet de la quête de beaucoup d’alchimistes des temps modernes, nous allons donc la laisser à eux.
la fusion à chaud, cependant, est réelle. C’est ce qui se passe à l’intérieur du soleil et d’autres étoiles. Les noyaux d’atomes s’écrasent les uns sur les autres à grande vitesse, entraînant une fusion et beaucoup plus d’énergie libérée., La recherche et le développement sur l’énergie de fusion tentent de créer des réactions similaires ici sur Terre à plus de 100 millions de degrés Celsius.
le contraire de la fission nucléaire
l’énergie de Fusion, en quelque sorte, est le contraire de ce que nous appelons classiquement l’énergie nucléaire – bien que l’énergie de fusion traite également du noyau des atomes. Dans les centrales nucléaires actuelles, l’énergie provient de la division de l’atome. La Fusion, comme son nom l’indique, produit de l’énergie non pas en brisant les atomes, mais en les fusionnant.
la vraie différence vient du type d’éléments impliqués dans ces processus., Ce que nous appelons l’énergie nucléaire nécessite des éléments avec de gros atomes lourds comme l’uranium ou le plutonium qui peuvent être divisés en atomes plus petits. Cependant, l’uranium, le plutonium et leurs produits de fission sont radioactifs, ce qui signifie que lorsqu’ils se désintègrent, ils émettent des rayonnements ionisants qui, dans certaines circonstances, peuvent être dangereux pour l’homme.
L’énergie de Fusion est plutôt basée sur la combinaison de deux atomes légers – généralement de l’hydrogène. Lorsque deux atomes d’hydrogène fusionnent, ils créent de l’hélium., Ainsi, non seulement l’énergie de fusion repose sur l’élément le plus abondant de l’univers, mais son sous-produit peut être facilement utilisé à des fins médicales ou pour faire exploser des ballons.
essayez de pousser deux aimants ensemble
comment fusionnez – vous deux atomes? Le défi vient du fait que le noyau d’un atome contient des protons chargés positivement et des neutrons neutres, comme vous vous en souviendrez sûrement dans votre cours de physique. Par conséquent, le noyau d’un atome portera toujours une charge positive. Essayer de le combiner avec un autre avec une charge positive, c’est comme essayer de pousser deux aimants l’un vers l’autre., Ils vont résister. C’est pourquoi l’énergie de fusion utilise les atomes les plus légers possibles. Mais il est encore très difficile.
à l’intérieur du soleil, la fusion se produit parce que l’immense gravité attire les atomes ensemble, créant une densité extrême et une chaleur énorme, ce qui fait que les atomes entrent en collision les uns avec les autres à grande vitesse. La force de gravité est beaucoup plus faible sur Terre, en raison de la taille relativement petite de cette planète, et la température – malgré le réchauffement climatique – n’est nulle part proche de la chaleur du soleil. Alors, comment pouvons-nous créer des conditions similaires ici pour que la fusion se produise?,
plus Chaud que le soleil
La réponse est assez évidente. Pour compenser notre faible gravité, il vous suffit de créer une température plus chaude que le soleil. Six à dix fois plus chaud, jusqu’à 150 millions de degrés Celsius. Ici, sur Terre, cette chaleur énorme créera les conditions pour permettre aux atomes d’hydrogène de se cogner les uns contre les autres, entraînant une fusion et générant encore plus d’énergie. Semble facile? Il y a pas mal de détails qui doivent être repassés.
premier numéro: où pourriez-vous créer une telle température, afin que la substance chauffée ne détruise pas tout ce qu’elle touche?, Encore une fois, la solution est simple: ne le laissez pas entrer en contact avec quoi que ce soit. Pour y parvenir, des scientifiques russes au milieu du 20ème siècle ont développé le tokamak, une chambre en forme de beignet creux, entourée de puissants aimants.
à l’intérieur de cette chambre, l’hydrogène gazeux est chauffé à une température extrêmement élevée et transformé en un État de plasma. L’état plasma est l’un des quatre états fondamentaux de la matière, dans lequel la substance gazeuse devient ionisée – parce que les électrons en orbite autour des noyaux atomiques sont dépouillés., La matière ionisée est électriquement conductrice et donc les champs magnétiques peuvent dominer le comportement de la matière. C’est là que les aimants viennent. Les aimants peuvent empêcher cette substance électriquement conductrice de s’approcher des parois du tokamak, planant au-dessus. À l’intérieur du plasma, les conditions sont propices pour que les atomes se heurtent les uns aux autres et fusionnent, libérant de l’énergie.,
le plus grand réacteur expérimental de fusion nucléaire tokamak au monde – appelé I – est en construction en France, afin de prouver la faisabilité de la fusion thermonucléaire en tant que source d’énergie à grande échelle et sans carbone. I est un mégaprojet international de recherche et d’ingénierie impliquant L’Union Européenne, La Chine, L’Inde, le Japon, La Corée du Sud, La Russie et les États-Unis. En cas de succès, l’installation transformera 50 MW de puissance insérée dans le système – pour chauffer initialement le plasma – en puissance de fusion de 500 MW.,>
beaucoup de beignet
le réacteur I sera énorme:
- le tokamak I sera aussi lourd que trois tours Eiffel;
- la structure de l’électroaimant de 1 000 tonnes au centre de la machine doit être suffisamment solide pour contenir une force équivalente au double de la poussée de la navette spatiale au décollage (60 méganewtons, soit plus de 6 000 tonnes de force);
l y aura 18 électroaimants en forme de D autour de la chambre tokamak en forme de beignet, chacun d’eux 17 mètres de haut et 9 mètres de large, pesant 310 tonnes, soit le poids approximatif d’un avion Boeing 747-300 entièrement chargé.,
Mais comment pourrions-nous extraire cette énorme énergie du beignet et la canaliser en toute sécurité dans nos maisons sous forme d’électricité? Cela se fait via la paroi de la chambre principale et une région appelée divertor, positionnée au bas du tokamak. Le divertor contrôle l’échappement de la chaleur, des gaz résiduaires et des impuretés du réacteur et résiste aux charges thermiques de surface les plus élevées. La surface du divertor est recouverte de tungstène, le métal ayant le point de fusion le plus élevé (3422°c).,
en 2019, avec le soutien du Fonds européen pour les investissements stratégiques, la Banque Européenne d’investissement a signé un prêt de 250 millions d’euros à L’agence de recherche italienne ENEA pour aider à construire le divertor et le tokamak test facility. La centrale testera diverses alternatives pour évacuer l’énorme quantité de chaleur qui s’écoule dans le composant divertor d’un réacteur à fusion nucléaire.
une turbine à vapeur glorifiée
Les chercheurs continuent de chercher des alternatives, mais dans l’état actuel, tout le processus de transition de la chaleur vers l’énergie électrique devient alors plutôt démodé., La chaleur reçue par le mur faisant face au plasma et le divertor sera utilisée pour transformer l’eau en vapeur, qui entraînera une turbine à vapeur. La turbine est connectée à un générateur qui produit l’électricité à alimenter en réseau.
« Les progrès scientifiques vers l’énergie de fusion ne sont pas susceptibles de se produire comme la pomme qui tombe sur la tête de Newton”, explique Istvan Szabo, ingénieur principal dans la division sécurité énergétique de la Banque Européenne d’investissement. « Vous avez besoin de beaucoup plus de ressources., »
Szabo concède qu’il est possible que demain quelqu’un propose une solution complètement différente pour exploiter l’énergie de fusion, ou une réponse différente au besoin d’énergie durable pour nous propulser dans l’avenir. « Il existe d’autres idées pour compresser la matière et fusionner les atomes. Par exemple pour utiliser des lasers ou une compression mécanique. Et peut-être que quelqu’un résoudra un jour la fusion froide”, dit Szabo. « Mais tester tout cela nécessitera d’immenses ressources. La fusion thermonucléaire est la phase la plus avancée de la recherche et du développement. Il offre le plus d’espoir., »
investissement dans l’énergie électrique
Nous nous réchauffons donc avec la quête de l’énergie de fusion, mais l’énergie de fusion n’est qu’un des nombreux projets énergétiques innovants que la BEI finance.
la BEI a investi plus de 30 millions d’euros dans des actions junior et senior du fonds responsabilité Access to Clean Power. Le fonds devrait financer des entreprises offrant des lanternes solaires payantes et d’autres systèmes d’énergie solaire hors réseau pour les maisons et les entreprises, principalement en Afrique subsaharienne et en Asie du sud-est., Ces systèmes permettent aux familles à faible revenu, par exemple, de faire fonctionner de petits réfrigérateurs et autres appareils. Ils peuvent payer le système d’énergie solaire en petites tranches, tandis que le Fonds finance le fournisseur pour le coût initial d’achat du système.
en Raison du risque élevé d’investissements, le fonds a plusieurs couches d’actions. La couche la plus risquée est le niveau d’actions junior dans lequel la BEI a investi. L’achat des actions junior réduit ainsi le risque du fonds pour les autres investisseurs qui achètent des actions senior., La participation de la BEI attire ainsi d’importants capitaux privés vers le fonds. Au cours de la durée de vie du fonds, l’énergie propre devrait être fournie à plus de 150 millions de personnes.
la BEI a également investi 50 millions d’euros, dans le cadre D’InnovFin, soutenu par la Commission européenne, dans un fonds de participation ciblant des innovations susceptibles de réduire considérablement les émissions de gaz à effet de serre. D’autres investisseurs dans ce fonds, appelé Breakthrough Energy Ventures Europe, comprennent Bill Gates et un certain nombre d’autres personnes à valeur nette ultra-élevée.,
le lien entre ces projets variés: ils rendent l’avenir plus respectueux du climat.
