La fusion nucléaire est un processus particulier en physique nucléaire dans lequel deux atomes légers fusionnent pour former un atome plus gros. Ce processus fascine le monde scientifique car il libère une grande quantité d'énergie.
La fusion nucléaire est un type de réaction qui modifie la structure des atomes qui se produit dans l'espace mais qui est très difficile à reproduire sur Terre. Voyons quelques exemples :
Le soleil et les étoiles
Les exemples les plus importants de fusion nucléaire dans la nature se trouvent dans les étoiles, y compris notre Soleil. La fusion nucléaire est le processus qui alimente les étoiles, libérant d'énormes quantités d'énergie sous forme de lumière et de chaleur.
Le processus de fusion dans les étoiles implique principalement la fusion de l'hydrogène en hélium par une série de réactions nucléaires.
Au cœur du Soleil et d'autres étoiles similaires, les réactions de fusion se produisent principalement comme suit :
-
Fusion proton-proton : Dans cette réaction, deux noyaux d'hydrogène (protons) se combinent pour former un noyau de deutérium, libérant un positon (antiparticule de l'électron) et un neutrino. Le deutérium fusionne alors avec un autre proton pour former un noyau d'hélium-3, libérant un photon gamma.
-
Fusion deutérium-hydrogène : dans cette réaction, un noyau de deutérium fusionne avec un noyau d'hydrogène pour former un noyau d'hélium-3, libérant un photon gamma.
-
Fusion hélium-3-hélium-3 : Deux noyaux d'hélium-3 se combinent pour former un noyau d'hélium-4 et deux protons. Cette réaction est l'une des voies de production d'hélium-4 à l'intérieur des étoiles.
Ces processus de fusion libèrent une grande quantité d'énergie sous forme de rayonnement électromagnétique (photons gamma) et de particules, qui chauffent le noyau stellaire et maintiennent l'étoile dans un équilibre entre la gravité qui tend à l'effondrer et la pression générée par la fusion qui maintient écurie.
Réacteurs de recherche à fusion nucléaire
Sur Terre, la fusion nucléaire contrôlée à grande échelle pour la production d'électricité n'a pas encore été réalisée. Cependant, des recherches et des expériences sont menées dans des réacteurs à fusion pour développer des technologies permettant d'exploiter la fusion en tant que source d'énergie propre et durable à l'avenir.
Parmi les projets majeurs à cet égard figurent ITER, le JET (Joint European Torus) et d'autres réacteurs de recherche.
Il n'y a actuellement aucun réacteur nucléaire qui utilise des réactions de fusion pour produire de l'électricité. Toutes les centrales nucléaires du monde sont équipées de réacteurs à fission.
La bombe H ou bombe thermonucléaire
La bombe à hydrogène, également connue sous le nom de bombe H ou bombe à fusion, est un exemple valable de fusion nucléaire. La bombe à hydrogène est l'une des armes nucléaires les plus puissantes qui existent et fonctionne grâce au processus de fusion nucléaire.
Contrairement aux bombes atomiques traditionnelles, qui sont alimentées par la fission nucléaire (la division des noyaux atomiques lourds), la bombe à hydrogène utilise la fusion nucléaire pour libérer son énergie destructrice. À l'intérieur d'une bombe à hydrogène, une réaction de fission en chaîne commence, fournissant l'énergie et les conditions extrêmes nécessaires pour initier la fusion.
Le principal processus qui se produit dans une bombe à hydrogène est la fusion de noyaux d'hydrogène (isotopes de deutérium et de tritium) pour former de l'hélium et libérer une énorme quantité d'énergie sous forme de rayonnement et d'ondes de choc. Cette libération massive d'énergie est à l'origine de l'explosion destructrice caractéristique de la bombe à hydrogène.
À ce jour, la bombe à hydrogène n'a jamais été larguée sur une cible militaire ou civile. Les deux seules bombes nucléaires larguées étaient celles d'Hiroshima et de Nagasaki conçues dans le cadre du projet Manhattan dirigé par le physicien Robert Oppenheimer.
