La fusion nucléaire, une énergie propre et inépuisable, se rapproche de nous. Des étudiants de l’UNSW Sydney s’apprêtent à construire le premier dispositif de fusion nucléaire entièrement conçu, fabriqué et exploité par des étudiants.
Un projet ambitieux pour maîtriser la fusion nucléaire
Ce programme s’inscrit dans le cadre du programme Vertically Integrated Projects (VIP) de l’université, qui vise à impliquer les étudiants de premier cycle et des cycles supérieurs dans des défis multidisciplinaires ambitieux et à long terme, dirigés par des universitaires de l’UNSW.
Le projet de construction d’un dispositif de fusion est dirigé par le spécialiste en génie nucléaire, le Dr Patrick Burr. L’objectif est de disposer d’un dispositif opérationnel d’ici deux à trois ans.
La fusion thermonucléaire est un processus où des noyaux atomiques sont portés à des températures extrêmement élevées, typiquement 150 à 300 millions °C, puis fusionnés sous une force substantielle, libérant une grande quantité d’énergie. C’est le même processus qui alimente le soleil et qui pourrait, s’il était maîtrisé, fournir sur Terre une énergie propre et abondante.
L’énergie de fusion est l’un des secteurs énergétiques à la croissance la plus rapide au monde. De nombreux travaux sont en cours dans le monde pour exploiter la fusion comme future ressource énergétique propre.
Une technologie différente de la fission nucléaire
La fusion nucléaire est la réaction inverse de la fission nucléaire, qui alimente les centrales nucléaires conventionnelles. Au lieu de casser des éléments lourds comme l’uranium, elle fusionne des éléments légers abondants sur notre planète, comme l’hydrogène ou le bore. Le processus ne repose pas sur une réaction en chaîne et le sous-produit est de l’hélium, un gaz inerte et une ressource précieuse.
Malheureusement, créer et maintenir les conditions extrêmes de chaleur et de pression nécessaires pour que les noyaux atomiques surmontent leur répulsion naturelle et fusionnent est très difficile.
Une technologie de tokamak
La première machine de l’UNSW capable de fusion sera un « tokamak », une chambre à vide en forme de beignet avec de puissants aimants pour contrôler et chauffer des flux de plasma à des températures extrêmes, où la fusion nucléaire est possible.
Ce dispositif pourrait être suivi par d’autres appareils capables de réaliser la fusion par d’autres méthodes, comme des lasers de haute puissance. Le programme bénéficie du soutien de l’UNSW Digital Grid Future Institute et des partenaires industriels Tokamak Energy et HB-11 Energy.
Selon le Dr Burr de l’École d’ingénierie mécanique et de fabrication de l’UNSW : « Ce projet sera le premier au monde où les étudiants concevront, construiront et géreront un réacteur à fusion. Nous voulons enthousiasmer la prochaine génération d’innovateurs et leur montrer comment ils peuvent apporter un grand changement dans le monde. »
Un défi technologique sans fusion réelle
Bien que le projet VIP vise à créer une machine capable de fusion, il n’y a pas l’intention de tenter réellement de fusionner de l’hydrogène une fois construit.
« Les scientifiques ont passé des décennies à faire des expériences de fusion pour comprendre ce qui est nécessaire pour y parvenir, ne serait-ce que pendant des nanosecondes », explique le Dr Burr. « Maintenant que nous comprenons cela, nous sommes confrontés au défi technologique de savoir comment maintenir ces conditions extrêmes pendant des heures ou même des jours. »
Par conséquent, le dispositif construit par les étudiants sera exploité sans introduire de combustible pouvant créer une réaction de fusion. Même ainsi, l’équipe UNSW travaillera en étroite collaboration avec les agences de réglementation pour garantir la conformité.
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« Le dispositif tokamak est petit, d’environ 1 mètre sur 1 mètre, et pendant la construction initiale, le plus gros risque est de gérer les hautes tensions », explique le Dr Burr.
Une technologie qui suscite des réactions
« Parfois dans l’industrie nucléaire, l’ingénierie se fait et ensuite, presque comme une arrière-pensée, un porte-parole doit essayer d’expliquer les impacts sur la société », déclare le Dr Burr.
« Mais pour ce programme, nous sommes déterminés à mettre la discussion sur l’impact sociétal juste au premier plan. C’est un projet interfacultaire, incluant des universitaires en sciences sociales et arts, et nos étudiants VIP étudieront et analyseront quelle est la perception du public sur la technologie de fusion et découvriront comment nous pouvons au mieux dialoguer avec la société pour partager les bénéfices qu’elle pourrait apporter.«
En synthèse
La fusion nucléaire suscite beaucoup d’enthousiasme comme source d’énergie propre et inépuisable, mais sa maîtrise technologique reste un défi. Le projet ambitieux mené à l’UNSW Sydney par des étudiants vise à construire un dispositif tokamak fonctionnel, sans procéder à une fusion réelle. L’objectif est de relever les défis technologiques pour maintenir le plasma aux conditions extrêmes nécessaires.
Pour une meilleure compréhension
Qu’est-ce que la fusion nucléaire?
La fusion nucléaire consiste à fusionner des noyaux atomiques légers comme l’hydrogène, à des températures de plusieurs millions de degrés, libérant une grande quantité d’énergie. C’est le processus qui alimente le Soleil.
En quoi diffère-t-elle de la fission nucléaire?
La fission nucléaire casse des noyaux lourds comme l’uranium et génère des déchets radioactifs. La fusion ne produit pas de déchets dangereux.
Quel est l’intérêt de la maîtriser?
La fusion pourrait fournir une énergie propre, sûre et quasi illimitée en utilisant des ressources abondantes sur Terre.
Pourquoi est-ce un défi technologique?
Il faut créer et maintenir des températures et pressions extrêmes pour que la fusion se produise, ce qui nécessite des dispositifs complexes.
Que va construire le projet étudiant de l’UNSW?
Un dispositif de type tokamak pour maintenir le plasma de fusion aux conditions voulues, sans procéder à une fusion réelle.
Quels sont les défis pour ce projet?
Relever les défis technologiques du confinement du plasma et engager un dialogue ouvert avec la société.
Légende illustration principale : Un tokamak est une machine en forme de beignet qui utilise des aimants très puissants pour confiner le plasma dans un vide où il est chauffé à des températures si élevées que les noyaux peuvent fusionner et libérer de l’énergie. Credit: DepositPhotos
