21 - LAFUSION CONTRÔLÉE, ESPOIRS ET DÉCONVENUES
451
on sait qu'elles jouent un rôle primordial dans l'énergétique des étoiles. Ce sont la
chaîne de WEIZSÄCKER ou « proton-proton », celle du Soleil, et le cycle de BETHE qui
fait intervenir à titre de catalyseur actif les noyaux de carbone et d'azote. Dans les
deux cas, le bilan est :
4H ö He
4
La première réaction de la chaîne de WEIZSÄCKER
H + H ö D + e
+ + ν 0
est tellement peu probable (c'est une interaction faible) que sa section efficace 1 n'a
jamais pu être mesurée au laboratoire, faute d'une instrumentation assez sensible.
Cela garantit une évolution non-explosive du milieu où elle se déroule. Extrêmement
lentes, ce qui est un avantage pour la stabilité de notre monde solaire, de telles réactions ne sauraient convenir à une source d'énergie terrestre.
Fort heureusement, il existe d'autres réactions de fusion, celles du deutérium,
beaucoup plus rapides et fortement exoénergétiques. Stable bien que très peu lié,
l'assemblage d’un proton et d’un neutron qui constitue le noyau de deutérium est
une curiosité naturelle. Les réactions qu’il provoque avec lui-même, ou avec d’autres
noyaux comme le tritium ou encore l'hélium 3, ont, pour de la fusion, des sections
efficaces anormalement élevées de l'ordre du barn (10
–28 m
2 ), suffisantes pour
envisager un dispositif producteur d'énergie. Grâce à une résonance 2 à 100 keV,
la réaction D-T a de très loin les plus grandes sections efficaces. Tous les projets
de réacteurs de première génération visent à l'utiliser.
D + T
ö
He
4
(3,5 MeV)
+ n (14,1 MeV)
D + D
ö
T
(1,0 MeV)
+ H (3,0 MeV)
D + D
ö
He
3
(0,8 MeV)
+ n (2,5 MeV)
D + He
3
ö
He
4
(3,7 MeV)
+ H (14,7 MeV)
L'exemple des étoiles, faites de gaz ionisé de haute température, nous montre qu'il
s'y produit des réactions de fusion de façon stable et génératrice d'énergie dans un
régime appelé thermonucléaire. Le nombre total de réactions par unité de volume
et par seconde y est proportionnel aux concentrations n et N de projectiles et de
1 Section efficace d’une interaction : nombre ayant la dimension d'une surface dont le produit par un
flux de projectiles (densité particulaire multipliée par une vitesse) donne, pour une particule cible, la
probabilité de réaction par unité de temps. La section efficace est symbolisée par la lettre grecque σ,
son unité de mesure est le barn : 1 barn vaut 10
–28 m
2 . L'image, un peu simpliste, que l'on peut se
faire de cette quantité est qu'elle mesure la surface d’une particule ou d’un noyau, vue par la particule incidente (projectile), pour une réaction donnée. Cette surface n'est pas constante. Pour une
réaction donnée sur un noyau donné, elle varie en fonction de l'énergie du projectile.
2 Résonance : augmentation brutale de la section efficace d’une interaction, pour une plage d’énergie assez étroite de la particule incidente.
451
on sait qu'elles jouent un rôle primordial dans l'énergétique des étoiles. Ce sont la
chaîne de WEIZSÄCKER ou « proton-proton », celle du Soleil, et le cycle de BETHE qui
fait intervenir à titre de catalyseur actif les noyaux de carbone et d'azote. Dans les
deux cas, le bilan est :
4H ö He
4
La première réaction de la chaîne de WEIZSÄCKER
H + H ö D + e
+ + ν 0
est tellement peu probable (c'est une interaction faible) que sa section efficace 1 n'a
jamais pu être mesurée au laboratoire, faute d'une instrumentation assez sensible.
Cela garantit une évolution non-explosive du milieu où elle se déroule. Extrêmement
lentes, ce qui est un avantage pour la stabilité de notre monde solaire, de telles réactions ne sauraient convenir à une source d'énergie terrestre.
Fort heureusement, il existe d'autres réactions de fusion, celles du deutérium,
beaucoup plus rapides et fortement exoénergétiques. Stable bien que très peu lié,
l'assemblage d’un proton et d’un neutron qui constitue le noyau de deutérium est
une curiosité naturelle. Les réactions qu’il provoque avec lui-même, ou avec d’autres
noyaux comme le tritium ou encore l'hélium 3, ont, pour de la fusion, des sections
efficaces anormalement élevées de l'ordre du barn (10
–28 m
2 ), suffisantes pour
envisager un dispositif producteur d'énergie. Grâce à une résonance 2 à 100 keV,
la réaction D-T a de très loin les plus grandes sections efficaces. Tous les projets
de réacteurs de première génération visent à l'utiliser.
D + T
ö
He
4
(3,5 MeV)
+ n (14,1 MeV)
D + D
ö
T
(1,0 MeV)
+ H (3,0 MeV)
D + D
ö
He
3
(0,8 MeV)
+ n (2,5 MeV)
D + He
3
ö
He
4
(3,7 MeV)
+ H (14,7 MeV)
L'exemple des étoiles, faites de gaz ionisé de haute température, nous montre qu'il
s'y produit des réactions de fusion de façon stable et génératrice d'énergie dans un
régime appelé thermonucléaire. Le nombre total de réactions par unité de volume
et par seconde y est proportionnel aux concentrations n et N de projectiles et de
1 Section efficace d’une interaction : nombre ayant la dimension d'une surface dont le produit par un
flux de projectiles (densité particulaire multipliée par une vitesse) donne, pour une particule cible, la
probabilité de réaction par unité de temps. La section efficace est symbolisée par la lettre grecque σ,
son unité de mesure est le barn : 1 barn vaut 10
–28 m
2 . L'image, un peu simpliste, que l'on peut se
faire de cette quantité est qu'elle mesure la surface d’une particule ou d’un noyau, vue par la particule incidente (projectile), pour une réaction donnée. Cette surface n'est pas constante. Pour une
réaction donnée sur un noyau donné, elle varie en fonction de l'énergie du projectile.
2 Résonance : augmentation brutale de la section efficace d’une interaction, pour une plage d’énergie assez étroite de la particule incidente.