source: MSN
auteur: Catherine Garcia
traduction: GoogleTranslate/GrosseFille
Le rover Perseverance de la NASA s'apprête à se lancer sur Mars, à la recherche de signes de vie ancienne
Le rover de la NASA
Perseverance devrait être lancé jeudi, à destination de Mars et bien équipé afin d'explorer une zone où les scientifiques espèrent trouver des signes de vie ancienne.
On anticipe que le rover de 2,7 milliards de dollars pourra atterrir sur la planète rouge vers le 18 février. Il recueillera des échantillons de sol et de roche, qui seront placés dans des tubes à
leur tour ramassés par un nouveau rover en 2026 et transférés vers un vaisseau spatial en orbite réglé pour revenir sur Terre en 2031. Les scientifiques étudieront ensuite les échantillons à savoir s'il y a une origine commune entre la vie sur Terre et la vie sur l'ancien Mars, s'il y en avait.
Perseverance sera programmée pour atterrir dans le cratère de Jezero, où il y avait autrefois un delta de rivière qui se déversait dans un lac, rapporte le Washington Post . Les scientifiques ont choisi cet endroit parce que Mars n'a pas de tectonique des plaques, ce qui signifie que la surface n'a pas beaucoup changé au cours des quatre derniers milliards d'années, et ils pensent que cette région pourrait bien contenir de nombreuses roches qui portent des signes de vie ancienne.
«Si nous pouvions ramener un disque fossile, un disque de roche, voir des échantillons géologiques, qui ont une trace de cette phase prébiotique de l’évolution de la vie, ce serait sans doute aussi excitant, voire plus excitant, que de trouver la vie," Benjamin Weiss, professeur au Massachusetts Institute of Technology et membre de l'équipe scientifique
Perseverance, a déclaré au Post .
https://www.msn.com/en-gb/news/techandscience/nasa-rover-perseverance-set-to-launch-for-mars-searching-for-signs-of-life/ar-BB17geP2?ocid=msedgdhp
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https://www.theguardian.com/environment/2020/jul/28/worlds-largest-nuclear-fusion-project-under-assembly-in-france
https://www.popularmechanics.com/science/energy/a33449184/largest-fusion-reactor-iter-tokamak-assembly-begins/
Pour la contre-expertise:
https://thebulletin.org/2017/04/fusion-reactors-not-what-theyre-cracked-up-to-be/
source: Bulletin of the Atomic Scientists
auteur: Daniel Jassby, le 19 avril 2017
traduction: GoogleTranslate/GrosseFille
Réacteurs à fusion: pas ce qu'ils sont censés être
ITER-Tokamak-avec-plasma_0.jpg Conception artistique du "premier plasma" dans un tokamak. Image gracieuseté d'ITER
Les réacteurs à fusion ont longtemps été vantés comme la source d'énergie «parfaite». Les partisans affirment que lorsque des réacteurs à fusion commerciaux utiles seront développés, ils produiront de grandes quantités d'énergie avec peu de déchets radioactifs, formant peu ou pas de sous-produits de plutonium qui pourraient être utilisés pour l'armement nucléaire. Ces partisans de la fusion affirment en outre que les réacteurs à fusion seraient incapables de générer les dangereuses réactions en chaîne qui conduisent à une fusion - tous les inconvénients des schémas de fission actuels dans les centrales nucléaires.
Et, comme la fission, un réacteur nucléaire à fusion aurait l'énorme avantage de produire de l'énergie sans émettre de carbone pour réchauffer l'atmosphère de notre planète.
Mais il y a un hic: s'il est, relativement parlant, plutôt simple de diviser un atome pour produire de l'énergie (ce qui se passe dans la fission), c'est un «grand défi scientifique» de fusionner deux noyaux d'hydrogène pour créer des isotopes d'hélium ( comme cela se produit dans la fusion). Notre soleil fait constamment des réactions de fusion en continu, brûlant de l'hydrogène ordinaire à d'énormes densités et températures. Mais pour reproduire ce processus de fusion ici sur Terre - où nous n'avons pas la pression intense créée par la gravité du noyau du soleil - nous aurions besoin d'une température d'au moins 100 millions de degrés Celsius, soit environ six fois plus chaude que le soleil. . Dans les expériences à ce jour, l'apport d'énergie nécessaire pour produire les températures et les pressions qui permettent des réactions de fusion significatives dans les isotopes d'hydrogène a largement dépassé l'énergie de fusion générée.
Mais grâce à l'utilisation de technologies de fusion prometteuses telles que le confinement magnétique et le confinement inertiel basé sur le laser, l'humanité se rapproche beaucoup plus de contourner ce problème et d'atteindre ce moment décisif où la quantité d'énergie sortant d'un réacteur à fusion dépassera durablement la quantité. en entrée,et saura produire de l'énergie nette. Parmi les projets de physique multinationaux collaboratifs dans ce domaine, citons l' expérience de fusion conjointe ITER ( International Thermonuclear Experimental Reactor ) en France, qui a inauguré ses premières structures de support en 2010 - les premières expériences sur sa machine à fusion, ou tokamak, devraient commencer en 2025.
À mesure que nous nous rapprochons de notre objectif, cependant, il est temps de se demander: la fusion est-elle vraiment une source d'énergie «parfaite»? Après avoir travaillé sur des expériences de fusion nucléaire pendant 25 ans au laboratoire de physique des plasmas de Princeton , j'ai commencé à regarder l'entreprise de fusion avec plus de perspective à ma retraite. J'ai conclu qu'un réacteur à fusion serait loin d'être parfait et, à certains égards, proche du contraire.
Réduire le soleil. Comme indiqué ci-dessus, les réactions de fusion au soleil brûlent de l'hydrogène ordinaire à une densité et une température énormes, soutenues par un temps de confinement effectivement infini, et les produits de réaction sont des isotopes bénins de l'hélium. Les schémas de fusion artificielle (terrestre), en revanche, sont limités à des densités de particules beaucoup plus faibles et à un confinement énergétique beaucoup plus éphémère, et sont donc obligés d'utiliser les isotopes d'hydrogène plus lourds riches en neutrons, appelés deutérium et tritium, qui sont de 24 ordres de magnitude plus réactif que l'hydrogène ordinaire. (Pensez au chiffre un suivi de 24 zéros.) Cet avantage gigantesque en matière de réactivité de fusion permet aux assemblages de fusion fabriqués par l'homme d'être réalisables avec une densité de particules un milliard de fois plus faible et un confinement énergétique d'un billion de fois plus pauvre que les niveaux dont bénéficie le soleil.
Mais contrairement à ce qui se passe dans la fusion solaire - qui utilise de l'hydrogène ordinaire - les réacteurs de fusion liés à la Terre qui brûlent des isotopes riches en neutrons ont des sous-produits qui sont tout sauf inoffensifs: les flux de neutrons énergétiques représentent 80% de la production d'énergie de fusion des réactions deutérium-tritium et 35 pourcentage de réactions deutérium-deutérium.
Maintenant, une source d'énergie composée de 80% de flux de neutrons énergétiques peut être la source de neutrons parfaite , mais il est vraiment étrange qu'elle soit jamais saluée comme la source d'énergie électrique idéale . En fait, ces flux de neutrons conduisent directement à quatre problèmes regrettables avec l'énergie nucléaire: les dommages causés par les rayonnements aux structures; déchet radioactif; la nécessité d'une protection biologique; et le potentiel de production de plutonium de qualité militaire 239 - ajoutant ainsi à la menace de prolifération des armes nucléaires, sans la réduire, comme le voudraient les partisans de la fusion.
En outre, si les réacteurs à fusion sont effectivement réalisables - comme supposé ici - ils partageraient certains des autres problèmes graves qui affligent les réacteurs à fission, y compris le rejet de tritium, les demandes décourageantes de réfrigérant et les coûts d'exploitation élevés. Il y aura également des inconvénients supplémentaires propres aux dispositifs de fusion: l'utilisation d'un combustible (tritium) qui ne se trouve pas dans la nature et doit être réapprovisionné par le réacteur lui-même; et les évacuations de courant inévitables sur place qui réduisent considérablement la puissance électrique disponible à la vente.
Tous ces problèmes sont endémiques à tout type de réacteur de fusion à confinement magnétique ou de fusion à confinement inertiel qui est alimenté avec du deutérium-tritium ou du deutérium seul. (Comme son nom l'indique, dans la fusion par confinement magnétique, des champs magnétiques et électriques sont utilisés pour contrôler le combustible de fusion chaud - un matériau qui prend une forme peu maniable et difficile à manipuler, connue sous le nom de plasma. En confinement inertiel , les faisceaux laser ou des faisceaux d'ions sont utilisés pour presser et chauffer le plasma.) L'exemple le plus connu de fusion par confinement magnétique est le tokamak en forme de beignet en construction sur le site ITER; La fusion par confinement inertiel est illustrée par les microexplosions induites par laser qui ont lieu à la National Ignition Facility basée aux États-Unis .
Le carburant tritium ne peut pas être entièrement réapprovisionné. La réaction deutérium-tritium est favorisée par les patisans de fusion parce que sa réactivité est 20 fois plus élevée qu'une réaction alimentée au deutérium-deutérium, et la première réaction est la plus forte à un tiers de la température requise pour la fusion uniquement au deutérium. En fait, un mélange à peu près égal de deutérium et de tritium pourrait être le seul combustible de fusion réalisable dans un avenir prévisible. Alors que le deutérium est facilement disponible dans l'eau ordinaire, le tritium existe à peine dans la nature, car cet isotope est radioactif avec une demi-vie de seulement 12,3 ans. Les réacteurs nucléaires à fission sont la principale source de tritium.
Si elle est adoptée, la fusion à base de deutérium-tritium serait la seule source d'énergie électrique qui n'exploite pas un combustible naturel ou ne convertit pas une source d'énergie naturelle telle que le rayonnement solaire, le vent, les chutes d'eau ou la géothermie. De manière unique, le composant tritium du combustible de fusion doit être généré dans le réacteur de fusion lui-même.
Le tritium consommé en fusion peut théoriquement être entièrement régénéré afin de soutenir les réactions nucléaires. Pour atteindre cet objectif, une «couverture» contenant du lithium doit être placée autour du milieu réactionnel - un gaz extrêmement chaud et entièrement ionisé appelé plasma. Les neutrons produits par la réaction de fusion irradieront le lithium, «élevant» le tritium.
Mais il y a une difficulté majeure: la couverture de lithium ne peut entourer que partiellement le réacteur, en raison des interstices nécessaires au pompage à vide, à l'injection de faisceaux et de combustible dans les réacteurs de fusion à confinement magnétique, et pour les faisceaux conducteurs et l'élimination des débris cibles dans les réacteurs à confinement inertiel. Néanmoins, les analyses les plus complètes indiquent qu'il peut y avoir jusqu'à 15 pour cent de surplus de tritium régénéré. Mais en pratique, tout excédent sera nécessaire pour permettre l'extraction et le traitement incomplets du tritium élevé dans la couverture.
Cependant, le remplacement du tritium brûlé dans un réacteur à fusion ne résout qu'une petite partie de la question très importante de la reconstitution de l'approvisionnement en combustible au tritium. Moins de 10% du carburant injecté sera en fait brûlé dans un dispositif de fusion à confinement magnétique avant qu'il ne s'échappe de la région de réaction. La grande majorité du tritium injecté doit donc être récupérée des surfaces et des intérieurs des myriades de sous-systèmes du réacteur et réinjectée 10 à 20 fois avant d'être complètement brûlée. Si seulement un pour cent du tritium non brûlé n'est pas récupéré et réinjecté, même le plus gros excédent du processus de régénération de la couverture de lithium ne peut pas compenser le tritium perdu. A titre de comparaison, dans les deux installations de fusion par confinement magnétique où le tritium a été utilisé (le réacteur de test de fusion Tokamak de Princeton et le torus européen conjoint), le tritium nécessaire n'a jamais été récupéré .
Pour compenser les inévitables déficits de récupération du tritium non brûlé destiné à être utilisé comme combustible dans un réacteur à fusion, les réacteurs à fission doivent continuer à être utilisés pour produire des approvisionnements suffisants en tritium - une situation qui implique une dépendance perpétuelle aux réacteurs à fission, avec toute leur sûreté et problèmes de prolifération nucléaire. Du fait que la production externe de tritium est extrêmement coûteuse, il est probable qu'au contraire, seuls les réacteurs à fusion alimentés uniquement avec du deutérium puissent jamais être pratiques du point de vue de l'approvisionnement en combustible. Cette circonstance aggrave le problème de la prolifération nucléaire discuté plus loin.
Énorme consommation d'énergie parasite. En plus des problèmes de ravitaillement, les réacteurs à fusion sont confrontés à un autre problème: ils consomment une bonne partie de l'énergie même qu'ils produisent, ou ce que les industriels de la production d'électricité appellent «drain parasite», à une échelle inconnue de toute autre source d'énergie électrique. Les réacteurs à fusion doivent s'adapter à deux classes de drain parasite d'énergie: Premièrement, une multitude de systèmes auxiliaires essentiels externes au réacteur doivent être maintenus en permanence même lorsque le plasma de fusion est en sommeil (c'est-à-dire pendant les pannes planifiées ou imprévues). Environ 75 à 100 MWe (mégawatts électriques) sont consommés en continu par les réfrigérateurs à hélium liquide; pompage d'eau; pompage à vide; chauffage, ventilation et climatisation pour de nombreux bâtiments; traitement du tritium; et ainsi de suite,comme en témoignent les installations du projet de fusion ITER en France . Lorsque la production de fusion est interrompue pour une raison quelconque, cette énergie doit être achetée au réseau régional au prix de détail.
La deuxième catégorie de drain parasite est la puissance nécessaire pour contrôler le plasma de fusion dans les systèmes de fusion à confinement magnétique (et pour allumer les capsules de combustible dans les systèmes de fusion à confinement inertiel pulsé). Les plasmas de fusion à confinement magnétique nécessitent l'injection d'une puissance significative dans des faisceaux atomiques ou d'énergie électromagnétique pour stabiliser la combustion de fusion, tandis que de l'énergie supplémentaire est consommée par des bobines magnétiques aidant à contrôler l'emplacement et la stabilité du plasma en réaction. La consommation totale d'énergie électrique à cet effet représente au moins six pour cent de la puissance de fusion générée, et la puissance électrique requise pour pomper le liquide de refroidissement de couverture est généralement de deux pour cent de la puissance de fusion. La puissance électrique brute peut représenter 40% de la puissance de fusion, de sorte que la puissance de circulation équivaut à environ 20% de la puissance électrique.
Dans les réacteurs de fusion à confinement inertiel et de fusion hybride à confinement inertiel / magnétique, après chaque impulsion de fusion, le courant électrique doit charger des systèmes de stockage d'énergie tels que des batteries de condensateurs qui alimentent le laser ou des faisceaux ioniques ou des chemises implosantes. Les demandes de puissance de circulation sont au moins comparables à celles de la fusion par confinement magnétique.
Les drains de puissance décrits ci-dessus sont dérivés de la puissance électrique du réacteur et déterminent les limites inférieures de la taille du réacteur. Si la puissance de fusion est de 300 mégawatts, la totalité de la puissance électrique de 120 MWe répond à peine aux besoins du site. Au fur et à mesure que la puissance de fusion augmente, la consommation sur site devient une proportion de plus en plus petite de la puissance électrique, tombant à la moitié lorsque la puissance de fusion est de 830 mégawatts. Pour atteindre un niveau de fonctionnement économique qui rembourse les coûts d'investissement et d'exploitation, la puissance de fusion doit être portée à des milliers de mégawatts afin que le drain total d'énergie parasite soit relativement faible.
En un mot, en dessous d'une certaine taille (environ 1000 MWe), le drain d'énergie parasite rend non rentable l'exploitation d'une centrale à fusion.
Les problèmes de consommation d'énergie parasite et de réapprovisionnement en carburant sont en eux-mêmes importants. Mais les réacteurs à fusion ont d'autres problèmes graves qui affectent également les réacteurs à fission d'aujourd'hui, notamment les dommages causés par les rayonnements neutroniques et les déchets radioactifs, les rejets potentiels de tritium, la charge sur les ressources de refroidissement, les coûts d'exploitation démesurés et les risques accrus de prolifération des armes nucléaires.
Dommages causés par les radiations et déchets radioactifs. Pour produire de la chaleur utilisable, les flux de neutrons transportant 80 pour cent de l'énergie de la fusion deutérium-tritium doivent être décélérés et refroidis par la structure du réacteur, sa couverture contenant du lithium et le réfrigérant. On s'attend à ce que les dommages causés par le rayonnement neutronique dans la paroi de la cuve solide soient pires que dans les réacteurs à fission en raison des énergies neutroniques plus élevées. Les neutrons de fusion chassent les atomes de leurs positions habituelles dans le réseau, provoquant un gonflement et une fracturation de la structure. De plus, les réactions induites par les neutrons génèrent de grandes quantités d'hélium interstitiel et d'hydrogène, formant des poches de gaz qui entraînent un gonflement, une fragilisation et une fatigue supplémentaires. Ces phénomènes mettent en péril l'intégrité du réacteur.
Dans les réacteurs alimentés uniquement en deutérium (qui est beaucoup plus difficile à allumer qu'un mélange deutérium-tritium), le produit de la réaction neutronique a une énergie cinq fois plus faible et les flux neutroniques sont nettement moins dommageables pour les structures. Mais les effets délétères seront toujours ruineux à plus long terme.
Le problème des structures dégradées par les neutrons peut être atténué dans les concepts de réacteur à fusion où la capsule de combustible de fusion est enfermée dans une sphère ou un cylindre de lithium liquide d'un mètre d'épaisseur. Mais les assemblages combustibles eux-mêmes seront transformés en tonnes de déchets radioactifs à évacuer annuellement de chaque réacteur. Le lithium fondu présente également un risque d'incendie et d'explosion , introduisant un inconvénient commun aux réacteurs à fission refroidis par métal liquide.
Le bombardement par les neutrons de fusion fait sortir les atomes de leurs positions structurelles tout en les rendant radioactifs et en affaiblissant la structure, qui doit être remplacée périodiquement. Il en résulte d'énormes masses de matières hautement radioactives qui doivent finalement être transportées hors site pour être enterrées. De nombreux composants non structuraux à l'intérieur de la cuve de réaction et dans la couverture deviendront également hautement radioactifs par activation neutronique. Alors que le niveau de radioactivité par kilogramme de déchets serait beaucoup plus faible que pour les déchets des réacteurs à fission, le volume et la masse des déchets seraient plusieurs fois plus importants . De plus, une partie des dommages dus aux rayonnements et à la production de déchets radioactifs est sans but, car une partie de l'énergie de fusion est générée uniquement pour compenser les drainages d'énergie irréductibles sur place.
Les scientifiques des matériaux tentent de développer des alliages structurels à faible activation qui permettraient aux matériaux des réacteurs rejetés de se qualifier comme déchets radioactifs de faible activité qui pourraient être éliminés par enfouissement peu profond. Même si ces alliages deviennent disponibles à une échelle commerciale, très peu de municipalités ou de comtés sont susceptibles d'accepter des décharges pour les déchets faiblement radioactifs. Il n'y a qu'un ou deux dépôts pour ces déchets dans chaque pays, ce qui signifie que les déchets radioactifs des réacteurs à fusion devraient être transportés à travers le pays à grands frais et protégés contre le détournement.
Pour réduire l'exposition aux rayonnements des travailleurs de l'usine, un blindage biologique est nécessaire même lorsque le réacteur ne fonctionne pas. Dans l'environnement intensément radioactif, des équipements de télémanipulation et des robots seraient nécessaires pour tous les travaux de maintenance sur les composants du réacteur ainsi que pour leur remplacement en raison de dommages causés par les radiations, l'érosion des particules ou la fusion. Ces contraintes entraîneront des temps d'arrêt prolongés même pour des réparations mineures.
Prolifération des armes nucléaires. La production ouverte ou clandestine de plutonium 239 est possible dans un réacteur à fusion simplement en plaçant de l'oxyde d'uranium naturel ou appauvri à n'importe quel endroit où volent des neutrons de toute énergie. L'océan de neutrons de ralentissement qui résulte de la diffusion des neutrons de fusion en flux sur la cuve de réaction imprègne tous les coins et recoins de l'intérieur du réacteur, y compris les appendices de la cuve de réaction. Les neutrons plus lents seront facilement absorbés par l'uranium 238, dont la section efficace pour l'absorption des neutrons augmente avec la diminution de l'énergie neutronique.
Compte tenu des perspectives douteuses de réapprovisionnement en tritium, les réacteurs à fusion pourraient devoir être alimentés par les deux réactions deutérium-deutérium qui ont sensiblement la même probabilité, dont l'une produit des neutrons et de l'hélium 3, tandis que l'autre produit des protons et du tritium. Comme la sélection du tritium n'est pas nécessaire, tous les neutrons de fusion sont disponibles pour n'importe quelle utilisation, y compris la production de plutonium 239 à partir de l'uranium 238.
Il est extrêmement difficile d'approcher le seuil de rentabilité énergétique avec les réactions deutérium-deutérium car leur réactivité totale est 20 fois plus petite que celle du deutérium-tritium, même à des températures beaucoup plus élevées. Mais un «réacteur d'essai» alimenté au deutérium avec 50 mégawatts de puissance de chauffage et ne produisant que 5 mégawatts de puissance de fusion deutérium-deutérium pourrait produire environ 3 kilogrammes de plutonium 239 en un an en n'absorbant que 10% de la production de neutrons dans l'uranium 238. La majeure partie du tritium de la seconde réaction deutérium-deutérium pourrait être récupérée et brûlée et les neutrons deutérium-tritium produiront encore plus de plutonium 239, pour un total de peut-être 5 kilogrammes. En effet, le réacteur transforme la puissance électrique d'entrée en neutrons «libres» et en tritium.
Un réacteur alimenté au deutérium-tritium ou au deutérium uniquement aura un inventaire de plusieurs kilogrammes de tritium, ce qui offrira des possibilités de détournement pour utilisation dans des armes nucléaires . Tout comme pour les réacteurs à fission, des garanties de l’Agence internationale de l’énergie atomique seraient nécessaires pour empêcher la production de plutonium ou le détournement de tritium.
Inconvénients supplémentaires partagés avec les réacteurs à fission. Le tritium sera dispersé sur les surfaces de la cuve de réaction, des injecteurs de particules, des conduits de pompage et d'autres appendices. La corrosion dans le système d'échange de chaleur ou une brèche dans les conduits de vide du réacteur pourrait entraîner le rejet de tritium radioactif dans l'atmosphère ou les ressources en eau locales. Le tritium échange avec l'hydrogène pour produire de l'eau tritiée, qui est biologiquement dangereuse. La plupart des réacteurs à fission contiennent des quantités insignifiantes de tritium (moins de 1 gramme) par rapport aux kilogrammes des réacteurs à fusion putatifs. Mais le rejet de quantités même infimes de tritium radioactif des réacteurs à fission dans les eaux souterraines provoque la consternation du public.
Empêcher la perméation du tritium à travers certaines classes de solides reste un problème non résolu. Depuis quelques années, la National Nuclear Security Administration - une branche du département américain de l'énergie - produit du tritium dans au moins un réacteur à fission appartenant à la Tennessee Valley Administration en absorbant les neutrons dans des barres de contrôle de remplacement contenant du lithium. Il y a eu une fuite importante et apparemment irréductible de tritium des barres dans l'eau de refroidissement du réacteur qui est rejetée dans l'environnement, au point que la production annuelle de tritium a été considérablement réduite .
De plus, il y a les problèmes de demande de liquide de refroidissement et de mauvaise efficacité de l'eau. Un réacteur à fusion est une centrale thermique qui imposerait d'immenses demandes en ressources en eau pour la boucle de refroidissement secondaire qui génère de la vapeur, ainsi que pour éliminer la chaleur d'autres sous-systèmes de réacteur tels que les réfrigérateurs et les pompes cryogéniques. Pire encore, les plusieurs centaines de mégawatts ou plus de puissance thermique qui doivent être générés uniquement pour satisfaire les deux classes de drain d'énergie électrique parasite créent une demande supplémentaire en ressources en eau pour le refroidissement qui n'est confrontée à aucun autre type de centrale thermoélectrique. En fait, un réacteur à fusion aurait le plus faible rendement en eau de tout type de centrale thermique, qu'elle soit fossile ou nucléaire. Avec l'intensification des conditions de sécheresse dans diverses régions du monde,
De nombreux réfrigérants alternatifs pour la boucle primaire d'évacuation de la chaleur ont été étudiés pour les réacteurs à fission et à fusion, et des parois de lithium liquide d'un mètre d'épaisseur peuvent être essentielles pour que les systèmes de fusion par confinement inertiel résistent à la charge impulsionnelle. Cependant, l'eau a été utilisée presque exclusivement dans les réacteurs à fission commerciaux au cours des 60 dernières années, y compris tous ceux actuellement en construction dans le monde. Cette circonstance indique que la mise en œuvre de tout substitut à l'eau de refroidissement tel que l'hélium ou le métal liquide ne sera pas pratique dans les systèmes de fusion par confinement magnétique.
Et tout ce qui précède signifie que tout réacteur à fusion devra faire face à des coûts d'exploitation démesurés.
L'exploitation du réacteur à fusion nécessitera du personnel dont l'expertise n'était auparavant requise que pour le travail dans les usines de fission - comme des experts en sécurité pour surveiller les questions de sauvegarde et des travailleurs spécialisés pour éliminer les déchets radioactifs. Du personnel qualifié supplémentaire sera nécessaire pour faire fonctionner les sous-systèmes plus complexes d'un réacteur à fusion, y compris la cryogénie, le traitement du tritium, l'équipement de chauffage au plasma et des diagnostics élaborés. Les réacteurs à fission aux États-Unis nécessitent généralement au moins 500 employés permanents répartis sur quatre équipes hebdomadaires, et les réacteurs à fusion en nécessiteront plus de 1000. En revanche, seule une poignée de personnes sont nécessaires pour exploiter des centrales hydroélectriques, des centrales au gaz naturel, des éoliennes, des centrales solaires et d'autres sources d'énergie.
Les 75 à 100 mégawatts d'énergie électrique parasite consommés en continu par les installations de soutien sur place qui doivent être achetées sur le réseau régional lorsque la source de fusion ne fonctionne pas constituent une autre dépense d'exploitation insoluble .
Les multiples dépenses récurrentes comprennent le remplacement des composants endommagés par les radiations et érodés par plasma dans la fusion par confinement magnétique, et la fabrication de millions de capsules de combustible pour chaque réacteur de fusion par confinement inertiel chaque année. Et tout type de centrale nucléaire doit allouer des fonds pour le démantèlement en fin de vie ainsi que le stockage périodique des déchets radioactifs.
Il est inconcevable que les coûts d'exploitation totaux d'un réacteur à fusion soient inférieurs à ceux d'un réacteur à fission, et par conséquent, le coût en capital d'un réacteur à fusion viable doit être proche de zéro (ou fortement subventionné) là où les seuls coûts d'exploitation de réacteurs à fission ne sont pas compétitifs par rapport au coût de l'électricité produite par l'énergie non nucléaire et ont entraîné la fermeture de centrales nucléaires .
Pour résumer, les réacteurs à fusion sont confrontés à des problèmes uniques: un manque d'approvisionnement en combustible naturel (tritium) et des drains d'énergie électrique importants et irréductibles à compenser. Étant donné que 80% de l'énergie de tout réacteur alimenté par du deutérium et du tritium apparaît sous la forme de flux de neutrons, il est inévitable que ces réacteurs partagent bon nombre des inconvénients des réacteurs à fission, y compris la production de grandes masses de déchets radioactifs et de graves dommages dus aux rayonnements aux composants du réacteur. Ces problèmes sont endémiques à tout type de réacteur à fusion alimenté au deutérium-tritium, donc abandonner les tokamaks pour un autre concept de confinement ne peut apporter aucun soulagement.
Si les réacteurs peuvent fonctionner en utilisant uniquement du deutérium, le problème de la reconstitution du tritium disparaît et les dommages causés par les rayonnements neutroniques sont atténués. Mais les autres inconvénients demeurent - et les réacteurs ne nécessitant que du deutérium auront un potentiel de prolifération des armes nucléaires considérablement accru.
Ces obstacles - ainsi que les dépenses d'investissement colossales et plusieurs inconvénients supplémentaires partagés avec les réacteurs à fission - rendront les réacteurs à fusion plus exigeants à construire et à exploiter, ou à atteindre un caractère pratique économique, que tout autre type de générateur d'énergie électrique.
Les dures réalités de la fusion démentent les affirmations de ses partisans d'une «énergie illimitée, propre, sûre et bon marché». L' énergie de fusion terrestre n'est pas la source d'énergie idéale prônée par ses partisans, mais au contraire: On aurait là quelque chose à éviter.
