Nullius In Verba
  • Fission et fusion nucléaire : quelle est la différence ?

    Posté le 27 novembre 2016

    atome

    Les médias ont souvent l’habitude de parler « du nucléaire » mais il existe 2 manières de créer de l’énergie : en fissionnant l’atome ou en fusionnant l’atome. La fission nucléaire (utilisée dans nos centrales nucléaires) génère des déchets radioactifs alors que la fusion nucléaire (toujours à l’état de recherche, mais dont les dernières avancées sont très prometteuses) est une énergie propre.

    Fission Nucléaire

    Avec la fission nucléaire, l’énergie est obtenue en faisant se scinder des atomes lourds, comme l’Uranium, en atomes plus légers. La fission se déclenche lorsqu’un atome d’Uranium 235 absorbe un neutron qui rend son noyau instable et finit par le faire se désintégrer en 2 atomes plus légers ainsi que 2 ou 3 neutrons. Cette désintégration produit de nombreux neutrons qui à leur tour frappent les atomes d’Uranium environnants, ce qui déclenche une réaction en chaine. Cette réaction en chaine est la clé des réactions de fission qui peuvent devenir hors de contrôle comme dans le cas d’une bombe nucléaire.

    fission_nucleaire

    Les produits de la désintégration des atomes sont des atomes dont la radioactivité perdure pendant plusieurs siècles.
    Les atomes qui absorbent les neutrons qui les frappent mais ne se scindent pas se transforment en nouveaux atomes plus lourds qui incluent plusieurs sortes de plutonium ainsi que des éléments transuranium (au-delà du numéro atomique 92) qui peuvent rester radioactifs pendant des centaines de milliers d’années.

    Il existe 2 principaux types de déchets :
    – Les déchets radioactifs de faible activité qui comprennent l’équipement contaminé par les activités d’exploitation des centrales nucléaires (par exemple, les couvre-chaussures et les vêtements de protection, les chiffons, les serpillères, l’équipement et les outils).
    – Les déchets radioactifs de haute activité qui sont surtout constitués de combustible nucléaire usé

    Les déchets radioactifs de faible activité, tels que les gants contaminés, peuvent être entreposés dans des sites d’enfouissement. Les déchets radioactifs de haute activité sont beaucoup plus difficiles à éliminer : ils peuvent être retraités pour en extraire du combustible nucléaire ou bien encastrés dans du verre (vitrification) pour être ensuite enfouis profondément sous terre. Mise à part une faible portion du plutonium, les réacteurs à fission ne peuvent pas désintégrer les nouveaux éléments produits. La fusion, par contre, le pourrait.

    Fusion Nucléaire

    La fusion nucléaire est une réaction beaucoup plus difficile à atteindre mais elle produit beaucoup plus d’énergie que la fission nucléaire. C’est l’énergie qui alimente notre Soleil et toutes les autres étoiles de l’Univers.

    Dans le processus de fusion nucléaire, deux isotopes de l’hydrogène (deutérium et tritium) fusionnent pour former un atome d’hélium et un neutron. De l’énergie est libérée parce que 2 atomes d’hydrogène ont plus d’énergie que l’atome d’Hélium et le neutron : après la formation de l’hélium il reste encore énormément d’énergie.

    fusion_nucleaire
    Il n’y a pas de réaction en chaine ce qui fait que le processus ne peut pas provoquer d’explosion. La réaction est obtenue en conservant un combustible à une chaleur et une pression suffisantes pour que ses composants entrent en collision et fusionnent malgré leur charge électrique identique qui les fait se repousser naturellement.

    Ce processus génère peu de déchets radioactifs (et de manière indirecte car le principal produit de la fusion est l’hélium, un gaz non radioactif), et qui plus est de très courte durée de vie (50 à 100 ans) comparée à ceux de la fission, et aucun risque d’emballement de la réaction nucléaire : le moindre problème entrainerait un refroidissement puis l’arrêt des réactions de fusion.

    La radioactivité d’une centrale à fusion sera confinée dans la centrale elle-même. Il ne sera donc pas nécessaire de transporter les déchets pour élimination, stockage ou retraitement. Les éléments radioactifs se retrouveront dans les murs et autres composants qui seront activés par la rétention du tritium et l’impact des neutrons sur la surface des matériaux. S’ils doivent être remplacés ils seront enlevés grâce à des techniques de manipulation à distance. Les temps de désintégration pour les composants activés sont de moins de 100 ans.

    Autre avantage, les éléments de base nécessaires à la fusion sont assez faciles à obtenir en grande quantité :
    – Pour obtenir du deutérium il suffit de distiller de l’eau, qu’il s’agisse d’eau douce ou d’eau de mer. Cette ressource est largement disponible et quasiment inépuisable. Un litre d’eau de mer contient 33 milligrammes de deutérium que l’on extrait de manière routinière à des fins scientifiques et industrielles.
    – Le tritium se désintègre rapidement et n’est présent dans la nature qu’à l’état de traces mais il peut être produit par l’interaction d’un neutron et d’un atome de lithium. Le lithium est un métal léger, présent en abondance dans la croûte terrestre. Les ressources prouvées, faciles à extraire, représentent un stock suffisant pour alimenter les centrales de fusion pendant plus de 1 000 ans. Le lithium est également présent dans l’eau de mer (en quantité suffisante pour couvrir les besoins en énergie de la planète pendant environ 6 millions d’années).

    Hybride Fission-Fusion ?

    Des chercheurs de l’Université du Texas à Austin ont eu l’idée d’un réacteur hybride fission-fusion (rendu possible grâce à leur Super X Divertor) où les déchets nucléaires du réacteur à fission seraient stockés en périphérie de la machine où les neutrons du réacteur à fusion les désintègreraient en élément à durée de vie beaucoup plus courte. Ce réacteur appelé Compact Fusion Neutron Source (CFNS), basé sur le tokamak, ne serait pas plus gros qu’une petite chambre.

    Laisser une réponse