Rapport sur la Science et la Technologie, N°26 : La fusion nucléaire : de la recherche fondamentale à la production d'énergie ?

RAPPORT SCIENCE ET TECHNOLOGIE......Page 4 COMPOSITION DU COMITÉ RST......Page 6 AVANT-PROPOS......Page 9 COMPOSITION DU GROUPE DE TRAVAIL......Page 13 INTRODUCTION......Page 23 1 Rappel des objectifs......Page 25 2 État de la situation aujourd’hui......Page 27 3 Évolution des recherches dans les vingt prochaines années......Page 29 4 Les verrous scienti.ques et techniques pour Iter et le LMJ......Page 33 5 Les verrous techniques et la préparation de l’industrialisation......Page 35 6 Les autres .lières ou solutions innovantes......Page 37 7 Organisation de la recherche en fusion : aspects nationaux, européens et internationaux......Page 39 Conclusions et propositions......Page 47 CHAPITRE 1 LA FILIERE TPOKAMAK ET LA MACHINE ITER......Page 51 2 Objectif nominal......Page 55 3 Objectif avancé......Page 57 5 Après Iter......Page 59 CHAPITRE 2 LA FUSION PAR CONFINEMENT INERTIEL......Page 63 1 Principes et motivations......Page 65 2 Solutions et projets......Page 69 3 Situation actuelle et perspectives......Page 73 Conclusion......Page 77 CHAPITRE 3 LES PLASMAS CHAUDS MAGNETISES......Page 79 2 Stabilité......Page 81 3 Turbulence et transport......Page 93 4 Chauffage et génération de courant......Page 103 5 Diagnostics......Page 115 CHAPITRE 4 INTERACTION LASER-PLASMA ET LASER PETAWATT......Page 123 1 Interaction laser-plasma......Page 125 2 Allumage rapide et laser petawatt......Page 133 CHAPITRE 5 LA PHYSIQUE ATOMIQUE POUR LA FUSION......Page 145 1 Contrôle du .ux d’énergie à la paroi au moyen d’un scénario fortement radiatif......Page 147 2 Spectroscopie......Page 149 3 Interprétations théoriques......Page 153 CHAPITRE 6 LA SIMULATION NUMERIQUE......Page 157 1 La simulation......Page 159 2 Fusion magnétique......Page 161 3 Fusion par con.nement inertiel......Page 167 Conclusion et recommandations......Page 173 CHAPITRE 7 INTERACTION PLASMA-PAROI......Page 175 1 Position du problème......Page 177 2 Rôle de la région d’interaction plasma-paroi et contraintes associées......Page 179 3 Choix de la géométrie de la région d’interaction plasma-paroi......Page 181 5 États du plasma de divertor......Page 183 6 Les matériaux des éléments face aux plasmas......Page 185 7 Les problèmes ouverts......Page 187 CHAPITRE 8 LES MATERIAUX POUR LES COMPOSANTS PROCHES DU PLASMA DANS LES REACTEURS A CONFINEMENT MAGNETIQUE......Page 189 1 Problématique et solutions potentielles pour les composants proches du plasma......Page 193 2 Les matériaux de structure......Page 197 3 Les apports de la modélisation......Page 205 4 Les apports de l’expérimentation......Page 213 5 Les techniques d’assemblage......Page 217 CHAPITRE 9 LES ETUDES DE SURETE......Page 221 1 Particularités des installations de fusion en termes de sûreté et vis-à-vis de l’environnement......Page 223 3 La sûreté et les critères environnementaux......Page 227 CHAPITRE 10 LA FUSION PAR CONFINEMENT INERTIEL ET L'ASTROPHYSIQUE......Page 237 Groupe de lecture critique......Page 241 Présentation à l’Académie des sciences......Page 259 Des annexes......Page 273 L'énergie est LA préoccupation géopolitique majeure des Etats depuis 1973. L'environnement et la pollution est celle de la Planète (ou presque ...) depuis les années 90. Or le lien entre énergie et environnement est avéré; et l'émission de gaz à effet de serre affecte le climat. Le monde scientifique se trouve face à un énorme défi : soit permettre à tous d'accéder à l'énergie selon les modalités existantes, soit inventer un nouveau mode de production énergétique indispensable au développement. Si l'énergie issue de la fission d'éléments lourds est maîtrisée depuis un demi-siècle tant au plan militaire que civil, il en va très différemment de l'énergie issue de la fusion des éléments légers (hydrogène, deutérium et tritium). En effet, cette fusion ne peut intervenir qu'à des températures très élevées, ce qui pose des problèmes inédits. Les recherches ont permis de réaliser la fusion pendant quelques secondes, établissant que la méthode est possible. L'isolation des volumes où se produit la fusion se fait selon deux voies : la voie du confinement magnétique, dont les réacteurs Tokamaks ont montré la faisabilité, et la voie du confinement inertiel, dont le principe a été vérifié. Il faut noter cependant que toutes ces expériences consomment jusqu'à présent plus d'énergie qu'elles n'en produisent. Même si la faisabilité de la fusion est chose établie, son exploitation industrielle reste encore très éloignée.L'importance des travaux dans chacune de ces voies implique une coopération internationale qui s'est organisée autour de la voie du confinement magnétique : Iter et IFMIF associent la Communauté européenne, le Japon, les États-Unis, la Chine, la Russie, la Corée et l'Inde. Il n'est pas du rôle de l'Académie des sciences de dégager le poids relatif que les États doivent consacrer aux énergies renouvelables, aux économies d'énergie et aux travaux scientifiques prospectifs, mais il est raisonnable d'aborder cette question de la fusion en tant que telle. C'est pourquoi ce rapport en présente les caractéristiques essentielles en faisant le point sur les connaissances sci .. This book reports about science and technology. It deals with controlled fusion and with the scientific and industrial prospects that are implemented in this multiform project which is dedicated to the harnessing of future energies