Xavier Garbet : “Si tout va bien, on peut viser un réacteur de démonstration à l’horizon 2055”

Pour les néophytes que nous sommes pouvez-vous caractériser la différence entre fission et fusion ?

Xavier Garbet : La fission est une technique utilisée dans les réacteurs des centrales nucléaires, qui consiste à casser les liaisons de noyaux atomiques lourds pour en récupérer l’énergie. Pour résumer simplement, des neutrons sont envoyés sur des éléments lourds comme l’uranium ou le plutonium, un peu comme de minuscules billes lancées sur de gros calots qu’elles vont casser ou plus précisément fissionner : cette réaction se produit quand le noyau d’uranium se sépare en des sous-éléments plus légers, en ré-émettant par la même occasion d’autres neutrons, lesquels vont alors contribuer à la fission d’autres noyaux d’uranium. C’est ce qu’on appelle une réaction en chaîne. Contrairement à ce qui se produit dans une arme atomique, les réactions de fission sont « modérées » pour atteindre un état stationnaire qui produit de l’énergie. Voilà pour le principe de la fission.

Et la fusion ?

La fusion est le processus inverse : on rassemble deux éléments légers et de cet assemblage naît un élément plus lourd. L’élément le plus léger de l’Univers, c’est l’hydrogène, dont le noyau atomique est constitué d’un proton. Mais pour des raisons d’efficacité, on choisit deux isotopes (caractérisés par un nombre de neutrons différents) de l’hydrogène, le deutérium (un proton et un neutron) et le tritium (un proton et deux neutrons). Tous deux sont abondants. Pour fixer les idées, il y a 33g de deutérium dans un m³ d’eau de mer, et le tritium serait facilement produit dans le réacteur à fusion lui-même en faisant réagir les neutrons avec du lithium. Lorsqu’un noyau de deutérium entre en collision avec un noyau de tritium, il y a création d’un noyau d’hélium. Ce processus, analogue à celui qui est à l’œuvre dans les étoiles, produit de l’énergie et, en général, un neutron [dont le rôle est important pour l’étape d’après]. Il suppose que l’énergie des éléments qui vont fusionner est suffisante pour passer la barrière de répulsion électrostatique [entre deux charges de même signe électrique] des protons, ou de ses isotopes [on choisit ces isotopes parce qu’ils produisent plus d’énergie à des températures plus basses]. Et donc pour faire de la fusion, à la différence de la fission, il faut réussir à fabriquer ce qu’on appelle un plasma, qui est un gaz dans lequel les charges négatives (les électrons) sont séparées des charges positives (les ions). C’est en chauffant suffisamment ce plasma que les ions hydrogène, c’est-à-dire les protons, vont vaincre la barrière de répulsion électrique et se percuter : pour vous donner une idée de ce que « suffisamment » veut dire, il faut, pour parvenir à confiner deux noyaux et faire des réactions de fusion « rentables », que la température du plasma soit supérieure à… 100 millions de degrés. C’est 10 fois plus que ce qui est nécessaire au Soleil, ce qui est évidemment très grand ! En outre, ce n’est pas la seule condition – mais celle-ci est sine qua non.