Aujourd'hui, c'est la fission qui est utilisée dans les centrales nucléaires de production d'électricité. De son côté, la fusion consiste à rapprocher deux atomes d'hydrogène (deutérium et tritium) à des températures de plusieurs millions de degrés, comme au cœur des étoiles.
Les réactions de fusion nucléaire se produisent au cœur des étoiles. Dans les étoiles, la température et la pression très élevées permettent de vaincre la répulsion entre les noyaux. Ces noyaux, de masse faible, peuvent alors s'assembler pour former un noyau plus lourd.
La réaction en chaîne de la fission nucléaire
L'uranium est un élément constitué d'atomes lourds. Ces atomes possèdent un noyau capable de se casser en deux noyaux plus petits sous l'impact d'un neutron. Ce phénomène est appelé fission nucléaire.
Le 30 décembre 2021, les chercheurs et ingénieurs de l'Institut de Physique des Plasmas de l'Académie des Sciences à Hefei en Chine, ont réussi à maintenir un plasma de fusion à une température de 70 millions de degrés pendant plus de 17 minutes (1056 secondes) dans le tokamak EAST.
Bombardée de neutrons, la couverture en béryllium du tokamak d'Iter va se désagréger rapidement — la durée de vie de ce métal dans un réacteur de fusion serait de cinq à dix ans 11. Il faudra non seulement remplacer ses modules régulièrement, mais évacuer après chaque expérience les poussières de béryllium.
En outre, la fusion ne produit pas de déchets nucléaires hautement radioactifs à longue période. « La fusion ne produit que des déchets de faible activité et ne présente aucun danger grave », explique Mme González de Vicente.
Localisation des centrales
En 2019, 80 % de la production française d'électricité d'origine nucléaire est assurée par 4 régions : l'Auvergne-Rhône-Alpes (22,4 %), le Grand Est (21,8 %) et le Centre val-de-Loire (19,2 %) et la Normandie (17,6 %).
L'énergie nucléaire dépend d'un combustible fissile, l'uranium, dont le minerai est contenu dans le sous-sol de la Terre. Elle permet de produire de l'électricité, dans les centrales nucléaires, appelées centrales électronucléaires, grâce à la chaleur dégagée par la fission d'atomes d'uranium.
Où trouve-t-on de l'uranium dans le monde ? Les principaux gisements d'uranium se trouvent en Australie, au Canada, en Russie, au Niger, en Afrique du Sud, en Namibie, au Brésil et au Kazakhstan et en Mongolie. En France, il en existe en Vendée et dans le Limousin, mais ils sont en voie d'épuisement.
Le principal avantage de la fusion thermonucléaire est qu'elle libère une quantité d'énergie bien plus grande que la fission et ne produit pas de déchets radioactifs pendant des milliers d'années.
La fission dégage une énergie gigantesque. Un gramme d'uranium 235 libère ainsi autant d'énergie que la combustion de plusieurs tonnes de charbon. Les neutrons libérés par la fission ont une très grande énergie.
Le sous-produit principal est l'hélium, un gaz inerte non toxique. Aucun déchet radioactif de haute activité à vie longue : Les réacteurs de fusion nucléaire ne produisent pas de déchets radioactifs de haute activité à vie longue.
[EN VIDÉO] La différence entre fusion nucléaire et fission nucléaire Quelle est la différence entre fission et fusion nucléaire ? Les deux impliquent des réactions au niveau du noyau atomique, mais la fusion consiste à rassembler deux noyaux légers, là où la fission casse un noyau lourd en deux plus légers.
Ces trois types de réactions, la fission, la fusion, et la radioactivité, ont un point commun : ce sont des transformations nucléaires.
En 1934, Ernest Rutherford réalise la première réaction de fusion en laboratoire (entre atomes de deutérium).
La fusion nucléaire est une réaction physique qui se déroule au cœur des étoiles : des noyaux atomiques fusionnent, dégageant l'énergie à l'origine de la lumière et de la chaleur qu'émettent les étoiles.
Produire de l'hydrogène
Les réacteurs des centrales nucléaires seraient capables d'en fournir massivement. Pour quelle application ? Dans les transports par exemple. L'hydrogène pourrait servir dans les véhicules électriques équipés de piles à combustible, qui l'utilisent pour produire de l'électricité.
La centrale se situe à cheval sur les communes de Kashiwazaki et Kariwa, dans la préfecture de Niigata à 250 km au nord de Tōkyō, elle regroupe sept réacteurs nucléaires, et elle est la plus puissante au monde avec une puissance installée totale de 8 212 mégawatts (soit 13 % de la capacité de production de la compagnie ...
En août 2022 , les États-Unis possèdent 92 réacteurs électronucléaires en exploitation répartis dans 54 centrales nucléaires, constituant ainsi le plus grand parc de réacteurs au niveau mondial ; ils ont fourni 19,6 % de la production d'électricité du pays en 2021.
Disposant d'une puissance nette totale de 5 460 MW, la centrale de Gravelines est la seconde plus puissante d'Europe, après la centrale nucléaire de Zaporijjia, en Ukraine.
Les réacteurs à fusion du futur ne produiront pas de déchets nucléaires à longue période et haute activité, et la fusion du cœur du réacteur est pratiquement impossible.
Le combustible nucléaire pour la fusion est composé de deux isotopes de l'hydrogène le deutérium et le tritium. Le deutérium se trouve en abondance dans l'eau. Le tritium n'existe sur Terre qu'a l'état de trace.
La matière devient alors instable et radioactive. Les matériaux de construction des réacteurs deviendront ainsi des déchets radioactifs qu'il faudra stocker pendant une centaine d'années avant de pouvoir les réutiliser ( contrairement à des milliers d'années en moyenne pour les déchets issus des réactions de fission).