Recherche sur la fusion

Fonctionnement de la fusion

La fusion produit une forme d’énergie nucléaire qui permet de générer d’énormes quantités de chaleur lorsque les noyaux se combinent. Il s’agit essentiellement du contraire de la fission, processus dans lequel les atomes se divisent.

Fusion (French)

Dans le Soleil, la gravité crée les conditions propices à la fusion. Ici, sur la Terre, la difficulté consiste à créer les mêmes conditions en utilisant des champs magnétiques.

L’un des combustibles les plus efficaces pour produire une énergie de fusion est un mélange d’isotopes d’hydrogène lourds (deutérium et tritium), ce qui signifie que l’eau pourrait devenir une importante source de combustible. En outre, la fusion pourrait devenir le mode de production d’énergie le plus propre – elle génère moins d’émissions que l’énergie hydraulique, solaire ou éolienne – et engendre des déchets ayant une période radioactive courte.

Recherche en cours

Un peu partout dans le monde, la recherche sur la fusion en est encore à l’étape du développement, principalement en raison des températures très élevées qu’elle nécessite. Même si l’on parvient à assurer une réaction de fusion soutenue, il sera difficile d’en extraire de l’énergie en quantité utile.

Plusieurs concepts sont prometteurs. Le plus avancé est celui du « confinement magnétique », qui consiste à maintenir en suspension le combustible d’hydrogène chaud sous forme de plasma, ou de gaz ionisé, dans un champ magnétique intense. Le principal appareil qui permet d’assurer ce confinement est le tokamak, soit une structure toroïdale (en forme de beigne) composée de puissants aimants. Un autre concept, celui du « confinement inertiel », consiste à diriger un rayon laser ou un faisceau de particules sur une pastille de combustible, ce qui exerce une énorme pression.

Les principales activités de recherche sur la technologie de fusion menées au Canada au fil des ans sont menées dans différents établissements, par exemple :

  • Le laboratoire de physique des plasmas de l’Université de la Saskatchewan exploite un petit tokamak appelé « STOR-M ».
STORM

Le tokamak STOR-M, qui est exploité à l’Université de la Saskatchewan. Source : Université de la Saskatchewan.

  • La société General Fusion, de la Colombie-Britannique, met actuellement au point une nouvelle technologie appelée « fusion à cible magnétisée », qui vise à réduire le coût de production d’énergie par la fusion. Elle utilise au départ un plasma toroïdal similaire à celui créé dans un confinement magnétique et a ensuite recours à une compression rapide pour faire monter la température et accroître la vitesse de la réaction de fusion.
STORM

Prototype de système de compression de General Fusion. Source : General Fusion.

  • À l’Université de l’Alberta, une équipe de chercheurs se penche sur les principes du confinement inertiel dans le cadre d’une vaste étude portant sur les propriétés et les applications des plasmas.
  • Au Centre Énergie Matériaux Communications de l’Institut national de la recherche scientifique (INRS), au Québec, une équipe de chercheurs étudie le confinement magnétique et la technologie des réacteurs de fusion, entre autres les principes de la physique qui s’appliquent aux réacteurs à fusion thermonucléaire.
  • Le Laboratoire du tritium, aux Laboratoires nucléaires canadiens, a participé à plusieurs activités de recherche-développement portant sur le tritium, par exemple la mise au point de matériaux pour les surgénérateurs de tritium et la conception de systèmes de nettoyage du combustible pour les réacteurs à fusion.

Autres contributions du Canada

La recherche-développement sur la fusion tire parti du savoir-faire dans de nombreuses disciplines, notamment la physique, la science des matériaux, l’électronique et la simulation – et elle enrichit les connaissances dans ces domaines. La diversité du savoir-faire nécessaire favorise une vaste collaboration internationale dans le cadre de la recherche sur la fusion. En plus de mener ses propres travaux sur le confinement magnétique et la fusion à cible magnétisée, le Canada participe à ces efforts.

Il contribue également aux efforts internationaux en mettant au service de la recherche son expérience et ses connaissances dans le domaine des combustibles de fusion. Les réacteurs nucléaires CANDU du Canada utilisent du deutérium, tandis que le tritium est un sous-produit naturel de la fission. En utilisant ces isotopes, le Canada a acquis un savoir-faire dans leur production et leur manutention.