Le Soleil sur Terre

Une suite logique à la "grande peur de 2012", gérer une nouvelle crise. L'énergie est toujours fournie à 80% par de l'énergie fossile. Le Science et Vie de mars, revenait avec l'énergie du Soleil. Celle qu'on pourrait reproduire sur Terre par la fusion nucléaire. Les énergies renouvelables commencent à répondre progressivement aux besoins énergétiques. Progressivement... C'est alors que l'"accident" est arrivé au Japon...

Le nucléaire conventionnel a subi un grand coup de semonce, ce 11 mars 2011. La catastrophe de Fukushima pourrait avoir d'autres retombées que seulement radioactives. Même l'Empereur est sorti de sa réserve pour marquer son désarrois. Le mot "apocalypse" était lancé. Il faut, donc, gérer le désastre et ensuite essayer qu'il ne se reproduise plus.

En Belgique, pour 2015, il faudra revoir la reconduction des contrats du nucléaire. Un moratoire pour geler le débat nucléaire pendant des stress-tests des centrales.

A la liste des centrales nucléaires du territoire s'ajoute les 34 réacteurs à proximité. Le "nucléaire" n'a pas de frontières. Il touche l'Europe entière, vu que les retombées ne s'arrêtent pas aux frontières et que l'électricité est produite en réseau à travers l'Europe.

L'électricité reste l'énergie non polluante lors de son utilisation mais pas pendant sa production. La fission nucléaire, qui cassent les éléments lourds tel que l'Uranium et libère des neutrons énergétique, a été choisie parce qu'elle était la technique la plus simple. Seulement, quatre ans ont été nécessaires pour commencer la production en 1938.

L'exploitation du nucléaire actuelle est bon marchée mais sale avec le risque potentiel d'explosion radioactive et par les déchets radioactifs dus à la production qui n'ont toujours pas trouvé de solution. Le monde a toujours besoin de plus d'énergie. Le prix du pétrole atteint des records. Le déficit va augmenter vu que les besoins énergétiques sont appelés à augmenter dans le futur. Nous sommes partis pour le quatrième choc pétrolier. 200 dollars le baril n'est pas un scénario catastrophique. Acceptable pour le consommateur, mais jusqu'où? Tout est toujours une question de relation de prix-performance.

Le nucléaire tel que nous le connaissons connaît un coup sévère après cette catastrophe liée au nucléaire au Japon.

Elevée au niveau 5 entre Tchernobyl en 1986 (7) et de Three Miles Island en 1979 (4). Pas de victime pour ce dernier mais une panique énorme. Le film "Le syndrome chinois" arrivait "just in time". La Pennsylvanie tire encore 36% de son énergie du nucléaire et celle-ci y est pour 20% pour l'ensemble des Etats-Unis. Le TMI1 vient d'être prolongé jusqu'en 2034.

L'écologie et le durable apportent d'autres alternatives mais, comme toujours, changer de système prend du temps pour prendre les décisions et encore plus pour en apprécier les meilleures filières et le meilleur rendement. Pour restituer l'énergie d'une centrale, il faudrait 150 kilomètres de panneaux solaires ou 2500 éoliennes... avec du vent.

 Pour le 20ème anniversaire, j'en parlais aussi avec "Tcherno bile ou boom?". 

Les polémiques passionnelles entre pro et antinucléaire ne datent pas d'hier mais se réveillent à des moments stratégiques comme ceux que nous vivons actuellement. Entre le lobby du nucléaire et celui des écologistes, la guerre reprend de plus belle. Les enjeux sont loin de se limiter à la seule énergie nucléaire. Dire que le risque zéro n'existe pas, peut être pris avec rage ou rire de dépis. Toutes les entreprises humaines ont des effets secondaires parfois très bien cachés. Gérer le désastre actuel et puis revoir tout cela calmement...

Il faut "consommer mieux au lieu de produire plus". Isoler les maisons. Produire son électricité dans la proximité, non polluantes. Des toits avec des panneaux solaires... Absolument. Restera-t-il de l'énergie disponible après avoir réduit de manière drastique la consommation? Qu'en sera-t-il quand l'Afrique se réveillera et qu'elle se retrouvera dans le peloton des BRIC avec plus de besoins énergétiques, que le réchauffement climatique imposera toujours plus d'énergie en refroidissement et autres? La décroissance est souvent présentée comme une approche de raison. Elle est aussi, quelque part, un constat d'échec pour toute l'histoire humaine. Revenir en arrière n'est pas aussi simple. Pouvoir consommer de l'énergie en cas de besoin reste vital. L'énergie fait partie de la vie, dès qu'on a appris à connaître les avantages du feu et les dégâts des éclairs.

Le mot "énergie" rassemble à lui seule, 120 millions d'articles avec le moteur de recherche de Google.

Coïncidence, le Science et Vie de mars rappelait une alternative: "Le Soleil sur Terre" par la fusion nucléaire.

Un film de Jacques Bedel soutenait la thèse sans cacher les difficultés mais donnait les avis de personnes enthousiastes.

Le préambule du film était: "Alors que les réserves de combustibles fossiles de la planète se tarissent, notre consommation n énergie ne fait qu'augmenter. Les énergies renouvelables à elles seules ne suffiront pas à couvrir nos besoins. De l'énergie nucléaire, nous ne connaissons que la fission, ses dangers, ses déchets. Il existe une alternative plus puissante, plus propre, sûre et illimitée: la fusion nucléaire. Elle est hélas incroyablement difficile à maîtriser, et depuis près d'un siècle, la fusion se fait désirer. Par-delà les barrières politiques, des scientifiques du monde entier unissent leurs efforts pour tenter de nous ouvrir les portes de la fusion. Un défi pour le 21ème siècle".". 

La fusion nucléaire s'est produite à la naissance des étoiles dans des réactions astrophysiques en chaîne. Elle produit lumière et chaleur en convertissant des isotopes de l'hydrogène, atomes légers, en héliums plus lourds, après avoir supprimé les répulsions électromagnétiques des atomes entre eux. Sans danger car fragile, pas de risques d'emballement ni de prolifération, car cette réaction est extrêmement instable. Le moindre dérèglement et c'est la panne après quelques secondes d'autonomie de carburant. Le but est, ici, d'entretenir la réaction, alors que pour la fission, il s'agit de la contenir.  Énergie propre, illimitée, qui pourrait tirer l'équivalent de 300 litres de pétrole d'un litre d'eau de mer. Un rêve qui changerait la face du monde.

Si le soleil peut le faire, pourquoi pas l'homme à plus petite échelle?

 Le problème réside dans le gigantisme qu'il faut assurer pour atteindre ce moment de fusion des atomes de deutérieum trouvé en masse dans la mer et de tritium radioactif et artificiel. Mais, une températures inexplorées de 150 millions de degrés, rien, que pour vaincre cette formidable barrière électrostatique qui repoussent les atomes entre eux. Trois facteurs interviennent pour constituer un bon ménage rentable: la température, la densité et le temps. La soleil réalise le "miracle" avec "seulement" 20 millions de degrés en son sein et une gravité extrême pour comprimer la matière appelé, critère de Lawson  en perdant 4 millions de tonnes de matière par seconde pour donner l'énergie de la lumière.

Rappel historique:

En 1920, Arthur Eddington émettait l'idée que l'énergie du soleil proviendrait de la fusion d'atomes d'hydrogène.

En 1934, la mécanique quantique vient en aide. Ernest Rutherford, Wernerd Heisenberg et Niels Bohr songent à son exploitation future. Lise Meitner impliqua les deux chimistes Otto Hahn et Fritz Strassmann dans le "projet uranium", un programme de recherche qui allait mener, quatre ans plus tard, à la découverte de la fission nucléaire.

Mais, fin 1942, Enrico Fermi réalise la première réaction en chaîne contrôlée de fission.

En 1958, Américains, Britanniques et Soviétiques décident d'unir leurs connaissances avec le réacteur soviétique Tokamak T-3 pour obtenir un plasma à 10 millions de degrés.

En 1985, poussés par un capitalisme conquérant, Mikhaël Gorbatchev et Ronald Reagan lancent le projet « International Thermonuclear Exprimental Reactor », dit ITER. Il ne verra le jour que plus de 25 ans après.

Les détracteurs s'appuient sur les investissements nécessaires. Est-ce que cela en vaut bien la peine? Les écologistes sont les premiers à vouloir pousser les autres moyens de production et réduire les besoins en électricités. Le Prix Nobel de physique 2002, le japonais Masatoshi Koshiba allait jusqu'à dire que le projet est une arnaque, relançant les anti-ITER non avares de critiques. Quelle alternative et quel projet de vie sont-ils prêts à proposer? Qu'est-ce qu'ils sont prêts à payer pour obtenir de l'énergie? Tout le monde, dans le fond de lui, sait qu'il faut abolir les risques nucléaires. Alors, la question reste "Stop ou encore"?

Les développements expérimentaux par la fusion nucléaire.

Trois techniques de fusion sont testées dans le monde, actuellement, pour restituer l'énergie du soleil en miniature. Le but à atteindre, produire beaucoup plus d'énergie qu'il ne faut en consommer au départ et cela dans pendant un temps court. Toujours expérimental et prouver que cela peut fonctionner et non pas passer à la production d'énergie.

1. Par décharge électrique pour fusionner la matière.

Projet Z-Machine, à Albuquerque dans les laboratoires américains de Sandia. Compression d'une bille de gaz à l'aide de champs électromagnétiques. Toujours 20 x trop faible. Onde de choc lors de l'implosion qu'il faudrait répéter grâce à 5000 modules devraient constituer une véritable centrale.

2. Par confinement inertiel

Projet du laser MegaJoule à partir de l'eau de mer, localisé à Bordeaux. Combustible illimité. Fusion par confinement inertiel. 240 lasers de haute intensité pour comprimer une cible avec un mélange de deutérium et de tritium. Relié par l'optique vers la chambre d'expérience pour toucher une cible au 100 milliardième de seconde.

3. Par confinement magnétique

En Provence, à Caradach, c'est le projet ITER et un nouveau Tokamak en construction qui confinerait le plasma dans une enceinte magnétique à une température de 100 millions de degrés se construit depuis 2002. Une version précédente, le Tore Supra, atteint 20 millions de degré, non suffisants pour atteindre la fusion. Le coût porté de 5 à 15 milliards d'euros de budget pousse le démarrage vers 2019. Les USA, la Chine, Le Japon, la Corée du Sud font partie du projet. 150 million de degrés pour vaincre la répulsion et de puissants champs magnétiques autour de quelques grammes d'atomes de deutérium et de tritium pour les faire forcer à s'unir en hélium.

Fusion de noyaux légers, deutérium et le tritium, isotopes de l'hydrogène, en atomes plus lourds libère, l'hélium, libérant des particules ultra-énergétique. L’hélium 4 n'est pas radioactif. La réaction, utilisée émet des neutrons qui peuvent transformer les noyaux qui les capturent en isotopes. Fusion des isotope explosives à maîtriser et qu'il faudra répéter comme pour un moteur diesel pour atteindre la rentabilité industrielle que l'on voit vers 2070.

L'hydrogène est la molécule la plus simple de l'Univers. Il est explosif au contact de l'air pour former de l'eau (H2O). Ce qui veut dire que les précautions sont à prendre avec de l'hydrogène. Le film montrait d'ailleurs ce genre de précaution pour le moindre test d'un seul impact des particules. Le seul risque, à l'extrême, est de contaminer, pendant une centaine d'année, par du tritium, l'environnement immédiat, mais sans former un nuage radioactif comme ce fut le cas au Japon. 

Gigantisme à l'appui. Chaque aimant pèse un Boeing 747 qu'il faut déplacer par des robots. Le plasma est le 4ème état de la matière. Dans une casserole à bouillon d'électrons, il reste très fragile avec ses noyaux qui s’éteignent au moindre raté de "cuisson".

Après ITER, si c'est Ok, vers 2020, ce serait le tour de DEMO avant de passer le relais au PROTO vers 2033.

En attendant, certains pensent au réacteur hybride fission-fusion, projet baptisé LIFE dans une nouvelle génération de surgénérateurs. Beaucoup de pays plus pauvre n'auraient pas même l'idée de pousser cette voie. Pour eux, même le nucléaire de fission n'est souvent qu'une vision abstraite.

Le nucléaire n'est pas au niveau chimique, même s'il joue avec les mêmes éléments. La chimie essaye de réunir les atomes ou des molécules pour en faire d'autres molécules. Elle utilise les ions plus ou moins instables électriquement, par ce que l'on appelle la valence des éléments.

La fameuse équation d'Einstein, E=MC2 est toujours de rigueur. Elle donne une idée des relations de la matière avec son potentiel énergétique. L'électromagnétisme reste la base des réactions chimiques ou nucléaires. La matière cherche à trouver le plus de stabilité possible. La radioactivité naturelle exprime ce manque de stabilité. Le magma et les éruptions des volcans sont les résultantes de cette instabilité qui existe au centre de la Terre.

La fusion aneutronique est une autre réaction de fusion nucléaire. Les neutrons libérés reste inférieure au seuil de 1% de l’énergie totale. Elle serait à même de réduire considérablement les inconvénients associés au rayonnement neutronique (rayonnements ionisants) et donc le besoin d’écrans de protection ou d’équipements de télémanipulation et les problèmes de sûreté. Réduction des coûts grâce à une conversion directe en électricité. Solution qui serait meilleure si elle n'était pas encore beaucoup plus difficiles que celles nécessaires au cycle classique du deutérium-tritium. La fusion aneutronique peut être produite de façon continue, mais sa viabilité économique reste tout autant à prouver.

( Formule: ²D+³He-> ⁴He +3,6 MeV) + p⁺ (14,7 MeV).

Tout est toujours dans la balance entre le prix et la performance, entre risques et moyens à mettre en œuvre... "Rien ne se perd, rien ne se crée, tout se transforme", disait justement Lavoisier. Riche, le côté "monétaire" n'avait pas frisé son esprit.

Que dire comme conclusions?

Modérer les enthousiasmes et réactiver les attentismes pour donner un espoir à l'humanité? L'énergie verte, durable, est à la mode.

L'éconologie, comme je l'avais appelé, est une bonne solution, mais reste encore à améliorer son efficacité et sa discrétion.

Vivre en équilibre avec des réactions nucléaires qui peuvent être dangereuses n'est qu'une solution intermédiaire. Une nouvelle génération de surgénérateurs avec la version hybride fusion-fission plus rapide à mettre en œuvre reste à analyser. Mais, cela n'élimine pas les déchets nucléaires.

L'amour interdit contre nature sur Terre, cette fusion, tellement énergétique, avec le Soleil qui continue à nous narguer dans le ciel par son efficacité, sa débauche d'énergie reste tentant.

Qui sera au mariage de cette fusion si elle prend jour? Probablement les générations suivantes.

"Tout comme nous avons rencontré des difficultés inattendues, de bonnes surprises peuvent surgir", dit Guy Laval, le spécialiste de la fusion nucléaire et auteur de "L'énergie bleue".

Idéal de société ou utopie? D'énormes moyens nécessaires pour un résultat distant et incertain, voilà le problème principal. Les recherches dans la fusion nucléaire est typiquement un projet qui se situe au niveau mondial. Plus de nationalités, mais une volonté unique d'aboutir coûte que coûte.

Prévenir est toujours mieux et moins cher que guérir.

Quand on parle nucléaire, il faudra surtout préciser lequel et dissocier les deux approches.

L'homme a eu l'habitude d'élever des Tours de Babel sans jamais les achever ni en s'assurant qu'elles étaient les meilleurs choix et donc, avec beaucoup d'énergie perdue. Une vue plus philosophique peut-elle s'en détacher?

Nous sommes des poussières d'étoiles et la curiosité humaine est sans fin. De bons stress-tests fission ou fusion seront toujours nécessaires pour rectifier et consolider les connaissances.

Au delà de la fusion, c'est la crise de l'énergie qui est le véritable enjeu.

Le Japon n'avait pas besoin de ce rappel à l'ordre alors qu'il est en phase de semi-récession. Il connaissait depuis toujours les problèmes telluriques en son sous-sol.

Pour y répondre, la discipline faisait partie de la culture. Le Japon avait tout prévu, peut-être plus de 95% des cas. Les autres pour-cents ont été déterminants pour faire la différence. Après une semaine d'enfer, la situation reste instable, bien loin du Soleil sur Terre. Un cortège de camions tentent de refroidir le réacteur 3 endommagé. Relancer l'électricité pour les pompes de refroidissement.

Notre planète mondialisée a tout à apprendre de ses expériences et de ses échecs. Seul l'immobilisme peut friser l'obscurantisme.

L'enfoiré,

 

Article très complet sur le même sujet

 

Citations:

• "C'est bon de ne pas regarder à la dépense de son énergie!", Jules Renard

• "Tant d'énergie est dépensée pour que tout soit bien immobile.", Bernard Werber

• "L'homme qui connaît son idéal et ne l'atteint pas est pire que l'homme sans idéal", Louis Pawels

Mise à jour Novembre 2011:

Le SV du mois de novembre parle du nucléaire sans Uranium. Des réacteurs au Thorium refroidis au sels fondus qui donnent de l'électricité par la transformation en liquide et produisant de l'U233 avec un rendement de 40%.

Avantages: Le cœur du réacteur ne peut s'emballer. Le risque d'explosion est écarté. Le travail se fait à pression ambiante. Le refroidissement en cas de panne est résolu. Les déchets ont une durée de vie 10.000 x plus courte. La prolifération est réduite.

Mise à jour février 2012: La fusion froide

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Mise à jour 11 mars 2012: Un an après le tremblement de terre et le tsunami à Fukushima, rien n'a changé drastiquement. D'autres centrales sortent de terre.

Mise à jour 10 aout 2012: Des fissures dans les cuves de deux centrales belges détectée par l'organisme de contrôle.

Mise à jour 09/10/20012: La recherche nucléaire belge est mise à l'honneur. Cela ne concerne pas uniquement les déchets radioactifs. Le nucléaire est à l'honneur dans les productions du "durable". Le BR2 de Mol produit ce qui se trouve dans les circuits électroniques à l'usage des panneaux solaires, des éoliennes, des voitures hybrides et des tractions éléctriques. Les radio-isotopes soignent le cancer, les maladies cardio-vasculaires, la tuberculose. Dans le milieu agricole, le paludisme en rendant stériles, les mouches tsé-tsé.