Le Petawatt pour tous

PETAL est un laser extrêmement puissant utilisé comme outil scientifique de recherche.

Avec PETAL on va chercher quelles sont les conditions expérimentales (température, pression, etc..) qu’il faut réunir pour réaliser, à l’aide de lasers, la fusion thermonucléaire contrôlée afin de produire de l’énergie qui sera transformée en électricité.

Fusion :

On veut faire fusionner deux noyaux d’atomes c’est à dire à partir de deux noyaux en obtenir un seul. Lors de cette fusion, de la masse sera transformée en énergie en application de la fameuse formule d’Einstein E=mc². C’est le processus opposé de la fission (centrales nucléaires actuelles) dans laquelle des gros noyaux atomiques sont cassés en dégageant de l’énergie. Cette fusion est plus facilement réalisable avec des noyaux dit "légers" : hydrogène, hélium…et elle est réalisée au sein du Soleil. On veut faire un tout petit soleil sur Terre en utilisant, pour commencer, des noyaux de deutérium et du tritium.

Comment réaliser la fusion thermonucléaire :

Pour fusionner, Il faut que les noyaux se rencontrent avec une trés grande vitesse. Pour favoriser cette rencontre, il faut comprimer le gaz (comme dans le Soleil) constitué des noyaux à faire fusionner et chauffer fortement ce gaz pour que les noyaux aient une grande vitesse (comme dans le Soleil). Avec un laser il est possible à la fois de comprimer et de chauffer ce gaz. Réaliser sur terre, même avec un laser, les conditions de l’intérieur du Soleil, ce n’est pas facile, c’est pourquoi la filière énergie par fusion n’est pas encore prête. Il faut développer des techniques qui n’existent pas encore aujourd’hui. PETAL va permettre d’étudier la physique et les technologies nécessaires.

Quand est ce que cela sera prêt ?

Lorsque les technologies seront prêtes. Cela prendra certainement plusieurs dizaines d’années, mais la recherche peut permettre d’avancer plus vite. Il est donc important de mener dès maintenant ces recherches c’est pourquoi la construction de PETAL est importante.

Quels problèmes ?

Les problèmes technologiques à résoudre sont par exemple la tenue des matériaux soumis aux réactions de fusion, l’injection du combustible devant les faisceaux laser au bon endroit et au bon moment, les lasers qui à l’heure actuelle ne fonctionnent pas à des cadences suffisantes ( 10 coups par secondes seront sans doute nécessaires alors qu’aujourd’hui 3 coups par jour sont obtenus).

Est ce une énergie propre ?

A température ambiante, le deutérium est sous forme gazeuse, et c’est un isotope de l’hydrogène son noyau a un neutron de plus que l’hydrogène , c’est à dire un hydrogène avec un "neutron" de plus. Pour ceux qui ont des problèmes avec les particules qui constituent notre univers, aller par exemple au site grand public de l’IN2P3 . Le deutérium se trouve dans la nature en grande quantité… mais il faut l’extraire par exemple de l’eau de mer (16 g de deutérium dans mille litres d’eau, mais la mer est grande !). On obtient avec 1 gramme de deutérium autant d’énergie qu’avec 10 tonnes de charbon.

Le tritium est aussi un gaz à température ordinaire, et un autre isotope de l’hydrogène , avec 2 neutrons de plus que l’hydrogène quant à lui. Il est radioactif avec une demi-vie d’environ 12 ans c’est à dire qu’au bout de 12 ans, la moitié d’un volume de tritium s’est transformée en un autre atome autre chose (un isotope de l’Hélium en fait). Il faut une centaine de kg de tritium par an pour produire 1 gigawatt électrique. Le tritium sera produit directement à l’intérieur de la centrale par réactions nucléaires en utilisant du de lithium dans le réacteur.