LE MONDE

30 mars 1977

L’Europe essaie , vainement jusqu’ici , de construire le JET (Joint European Torus ) , dispositif expérimental qui permettrait d’atteindre les condition physiques de la fusion thermonucléaire contrôlée . Un laboratoire américain annonce des progrès importants dans l’utilisation des lasers pour déclencher cette fusion.
Les Américains construisent à Princeton un rival du JET . Les Soviétiques — qui ont inventé le principe du Tokamak que suivent le JET et son concurrent de Princeton — ont des projets encore plus ambitieux . La longue quête de la fusion thermonucléaire va-t-elle toucher à sa fin ?

Une réponse affirmative viendra dans cinq à vingt ans , mais elle finira par venir . On saura , dans les laboratoires , fusionner les noyaux atomiques . On saura satisfaire le « critère de Lawson » qui définit quelles conditions de température , de densité et de durée doivent être atteintes pour qu’un plasma —un gaz d’atomes auxquels on a arraché leurs électrons - produise , par fusion des noyaux atomiques , plus d’énergie qu’il n’a fallu en dépenser pour le créer.

La fusion sera devenue une source potentielle d’énergie. Deviendra-t-elle une source réelle ? Il restera bien des difficultés à vaincre , que les spécialistes étudient déjà , bien que certaine ne puissent guère être abordées tant qu’on n’a pas atteint le point de départ , la construction d’un appareil expérimental où l’on sache créer les conditions de la fusion .

Des spécialistes ont bâti des projets de réacteurs à fusion , les études les plus poussées étant celles de l’université du Wisconsin . Même s’ils ont un caractère quelque peu futuriste , ces projets permettent de dissocier les problèmes , de suggérer des solutions , de vérifier qu’aucun obstacle n’est infranchissable . Mais ils font aussi voler en éclats un rêve qui fut autrefois complaisamment propagé : celui de la fusion thermonucléaire , énergie illimitée , pratiquement gratuite et non polluante .

Pour fusionner deux noyaux atomiques , il faut leur arracher leurs électrons et les amener au contact l’un de l’autre . Alors les deux noyaux s’interpénètrent forment très brièvement un noyaux - en général différents de ceux dont on est parti . L’opération libère une énergie importante .

Mais il faut avoir fourni l’énergie qui permet aux noyaux de se rapprocher assez pour que la fusion ait lieu . En d’autres termes , il faut les avoir chauffées . A quelle température ? La réaction la plus favorable - celle qui demande la température la plus basse — est la fusion du deutérium et du tritium, qui sont deux isotopes de l’hydrogène . Leur fusion devient possible lorsque la température atteint 100 millions de degrés .

Si la fusion devient un jour une réalité n c’est cette réaction de fusion qui sera mise en œuvre . En fusionnent , ces deux noyaux forment un agrégat instable qui donne immédiatement naissance à un noyau d’hélium et à neutron . L’énergie libérée est de 17,6 Me V . Ce qui n’est peut-être pas très parlant , mais le devient , si l’on compare l’énergie libérée par la fusion vaut cinq millions de fois celle de combustion . D’autre part , en bien que les deux chiffres ne soient pas directement comparables , l’énergie de fusion vaut plus de trois cents fois celle qu’il faut fournir pour « chauffer » les deux atomes .

Il reste qu’il faut obtenir les 100 millions de degrés . Aucun récipient ne supportant cette température , la méthode la plus étudiée est le confinement magnétique , dans des appareils de type Tokamak . Un anneau de plasma est contenu dans un tore où l’on maintient un fort bon vide et de très puissants champs magnétiques empêchent le plasma de toucher les parois . Ces champs magnétiques induisent dans le plasma un courant électrique de plusieurs millions d’ampères qui apporte une partie de la chaleur nécessaire . D’autres modes de chauffage sont indispensables pour atteindre les 100 millions de degrés ,et, bien que les spécialistes aient des idées sur leur mise en œuvre , il s’agit ta d’un problème non encore résolu .

Admettons qu’il le soit - ce sera vrai tôt ou tard . Admettons aussi qu’on sache comprimer le plasma nettement plus longtemps qu’on ne sait actuellement le faire ; afin de satisfaire le critère de Lawson . La fusion a amorce . Et les difficultés commencent .

Des neutrons par milliards

La plus grave , d’abord : les neutrons . Craque fusion libère un neutrons . Chaque millimètre carré de paroi recevra , par seconde , quelques centaines de milliards de neutrons . Ce sont des flux nettement supérieurs à ceux qu’on trouve dans le cœurs d’une centrale nucléaire - et il s’agit de neutrons dix fois plus énergétiques. Or le métaux sont fragilisés par le bombardement neutronique . Des études sont actuellement faites : on irradie des matériaux et on mesure la dégradation de leur tenue mécanique . Il semble que les meilleurs aciers inoxydables ne résisteraient que deux ans au formidable bombardement neutronique qu’ils subiraient . D’autres métaux , le vanadium et le niobium , pourraient avoir une longévité plus grande , mais leur métallurgie est mai connue . Et , de plus , le premier cité est fort rate .

De toute manière aucun matériau ne résistera indéfiniment . Après quelques années , il faudra changer l’enceinte annulaire qui contient le plasma - enceinte qui sera devenue très fortement radioactive . C’est une opération délicats , mais les spécialistes des centrales nucléaires ont une bonne habitude de ce genre de manipulations .

Les neutrons ayant franchi la paroi , il faut ensuite les arrêter , pour des raisons de sécurité , d’une part , pour récupérer en chaleur l’énergie qu’ils transportent d’autre part . Dans un réacteur opérationnel , ils joueront aussi un rôle : en traversant une couche de lithium placée autour de l’enceinte , ils produiront du tritium .

Le deutérium est abondant dans la nature : une tonne d’eau contient , en eau lourde , ce qu’il faut de deutérium pour alimenter pendant une heure un réacteurs à fusion fournissant la même énergie qu’une centrale nucléaire actuelle . Le tritium au contraire n’existe pratiquement pas . Cet isotope de l’hydrogène est radioactif , et , quand un atome est créé , il se désintègre au bout de douze ans en moyenne . Du tritium est produit dans l’atmosphère par les rayons cosmiques , mais la quantité totale est bien trop faible , et surtout trop diluée pour que sa récupération soit envisageable .

Il se trouve que le lithium est un bon générateur de tritium ; il capture les neutrons et se scinde en tritium et hélium . Une couche de lithium épaisse de moins de 1 mètre autour de l’enceinte torique où est confiné le plasma produira suffisamment de tritium pour les besoins du réacteurs .

Retraiter le lithium

Il faudra ensuite récupérer le tritium formé , le chaleur dégagée . Plusieurs techniques sont envisagées . Dans l’une , le lithium serait empiles sous forme de petits boules solides : le tritium , gazeux , s’accumulerait dans les interstices et serait pompé . Une autre solution utilise de lithium liquide , qui serait à la fois le générateur de tritium et le fluide de refroidissement . De toute façon , il faudra séparer le tritium des autres gaz produits , hélium principalement , et le purifier : c’est là un problème analogue au retraitement des combustibles nucléaires . Il faut faire des opérations chimiques et physiques simples dans leur principe , qui ne poseraient guère de problèmes sur des matériaux « normaux », mais rencontrent de grosses difficultés technologiques étant donnée la forte radioactivité des produits ont été surmontées pour les besoins militaires : du tritium est produit pour la fabrication de bombes H de plusieurs pays — en France par les réacteurs Célestin de Marcoule . Il suffit donc d’adapter les techniques actuelles de récupération du tritium .

Le tritium a , de plus , une propriété désagréable , qu’il partage avec l’hydrogène et le deutérium : il traverse lentement , mais inéluctablement , les parois métalliques . Cela complique sa récupération et son stockage : il faut prévoir des pompages supplémentaires pour récupérer le tritium évadé . Il y aura toujours des fuites , mais il est possible de les réduire a un niveau acceptable --- d’autant que le tritium ; au milieu de tous ces inconvénients , a, en revanche , l’avantage de diffuser très vite dans l’atmosphère , et de ne donner lieu a aucun effet d’accumulation dans l’organisme . De plus , les quantités de tritium sont faibles : si toute l’énergie du monde était produite par fusion thermonucléaire , et si tous les réacteurs à fusion relâchant simultanément le tritium naturellement présente .

Autour de l’enveloppe de lithium , il faut les disposer un blindage qui arrête les neutrons , puis les bobinages qui créent les champs magnétiques . Les valeurs nécessaires de ces champs sont presque irréalisables si l’on ne fait pas appel à des bobinages supraconducteurs , mais c’est là une technologie que l’on commence a bien connaître .

Un dernier problème se pose : l’alimentation du plasma en deutérium et tritium . A chaque instant , la quantité de plasma est très faible , voisine d’un gramme ce qui d’ailleurs limite fortement les risques en cas d’accident . Mais il faut constamment faire entrer dans le plasma des atomes de deutérium et de tritium pour remplacer ceux qui ont fusionné . On ne sait pas actuellement le faire . Les approches les plus naturelles sont à rejeter , car elfes auront pour effet d’abaisser la température ou la densité du plasma , et donc de détruire les conditions qui rendent la fusion possible. Les spécialistes ont bien quelques idées sur la façon de procéder, mais ne peuvent les tester , puisqu’on ne sait pas encore atteindre les températures et les densités où la fusion s’amorce .

Cette seule énumération de quelques problèmes à résoudre montre quelles difficultés attendent les futurs constructeurs de centrales nucléaires utilisant la fusion contrôlée . Et l’on peut se demander si la jeu en vaut la chandelle .

Nul n’en sait rien .On sait que la fusion sera une énergie très chère a l’investissement , bon marché au fonctionnement . Mais c’est déjà le cas des centrales actuelles qui utilisent la fission de l’uranium . Et l’histoire indique que ce fut toujours la cas de toute énergie nouvelle . On sait qu’entre les neutrons et le tritium il y aura un réel problème de radioactivité , mais moins grave qu’avec les centrales à fusion ne produit pas ces déchets radioactifs à très longue période dont on ne sait actuellement que faire .

La fusion a l’avantage d’être une énergie abondante ; les réserves de deutérium sont inépuisables , et l’on ne manque pas de lithium . Mais si cet argument entrait seul en ligne de compte , le charbon serait resté la principale source d’énergie .

Le facteur essentiel pourrait bien être le facteur temps : time is money . L’énergie nucléaire s’est imposée en 1974 , parce qu’elle était prête quand le pétrole s’est mis à justifier son surnom d’or noir . Qu’en sera-t-il de la fusion ? On n’envisage guère son utilisation industrielle avant l’an 2000 . Ne sera-t-elle pas une énergie périmée à cette date ?

Un réacteur à fusion tel qu’on l’imagine actuellement pourrait fournit 1 500 mégawatt électriques . C’est aussi celle qu’on obtiendrait en recouvrant de photopiles un carré de Sahara de 7 kilomètres de côté .

Ce pavage du Sahara est parfaitement utopique actuellement , pour des raisons de coût , mais aussi de technique . Il le sera sans doute encore au siècle prochain . Mais qui peut en être sûr ? En 1925 , seuls des lous rêvaient d’aller sur la Lune .

1 500 MÉGAWATTS
PAR GRAMME .

Plusieurs laboratoires étudient ce que pourrait être un réacteur industriel à fusion contrôlée . Les projets les plus avances sont ceux de l’université du Wiscosin , UWMAK-I et UWAK-II . Les italiens et les Japonais ont aussi conçu des projets .

Le réacteur serait un anneau torique , assez semblable à un pneu . Le diamètre serait de 20 à 30 mètres , et l’épaisseur de 10 mètres . L’anneau , presque entièrement rempli par le plasma ’ qui n’est qu’un gaz très dilué) serait entouré d’une couche de lithium épaisse de 1 mètre , recouverte d’un blindage contre les neutrons d’une épaisseur équivalente . Puis viendraient les bobines qui créent le champs magnétique . Des échangeurs de chaleur et des systèmes de récupération du tritium seraient noyées dans le lithium , aussi traversé par des tubes de pompage permettant de faire le vide dans l’anneau .

Contenant environ 1 gramme d’un mélange de deutérium et de tritium , un tel réacteur pourrait fournir une puissance électrique proche de 1 500 mégawatts .

MAURICE ARVONNY .

Pour 1976 , deuxième années de son activité , la FONDATION SIMONE et DEL DUCA vient de procéder à une distribution de ses BOURSES D’AIDE A LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE destinées , cette année , aux chercheurs dans les domaines du système cardiovasculaire et du système nerveux , comportement et santé mentale.

Les lauréats , de nationale allemande , américaine , anglaise , canadienne , espagnole, française , et suisse , ont pu ainsi grâce de L’INSERM , de L’INSTITUT PASTEUR , du COLLEGE de FRANCE et , a l’étranger , de la MAYO-MEDICAL SCOOL de Rochhester , U.S.A. de l’Université Mc.GILL de Montréal , du SALK INSTITUTE de San Diégo , U.S.A., afin d’y poursuivre leurs recherches pendant une durées variable de six mois a un an .

Des bourses seront accordées en 1977 pour les mêmes disciplines de recherche : les dossiers de candidature peuvent être déposés des à présent au Siège de la Fondation - 10, rue ALFRED-DE-VIGNY . 75008 PARIS -TEL:766-01-210.

SCIENCE VIE
dossier :
L’ORIGINE
de la VIE
les derniers hypothèses

le livre d’or
de la
science
76/77

présenté par

ALBERT
DUCROCQ



- la médicine


- les séismes


- la biologie


- les origines

de l’homme

- l’année spatiale


- l’électronique

Un bilan indispensable
puisqu’il traite pour
la première fois en
France , des
découvertes
fondamentales
effectues en 1976
dans le plus rigoureux
des domaines : celui de
la science , autrement
dit des sciences .

SOLAR

Barrages et tremblements de terre

Une équipe de sismologues américains et soviétiques surveille depuis 1975 le remplissage du lac de retenue du barrage de Nurak dans le Tadjikistan. Le barrage est haut de 500 mètres , le remplissage du lac a commencé en 1972 et quand il sera achevé , les eaux couvriront 234 kilomètres carrés .

Des corrélations certains existent entre la mise en eau de lacs de barrage et la recrudescence de l’activité sismique de la région . Les Soviétiques ont pensé au problème des que la construction de l’ouvrage de Nirak a été envisagée , si bien qu’ils disposent pour ce site de données détaillées couvrant une période de douze ans . La région de Nurek est sismique naturellement : en 156 , elle a subi une secousse de magnitude 5,6 et une faille passe sous le lac-réservoir : le barrage a été calculé pour résister à des séismes de magnitude 6,5 .

Des le début de la mise en eau 1972 , le nombre des secousses a triplé . Et lorsque la seconde phase du remplissage a commencé en 1975 , les Soviétiques ont invité le docteur David W. Simpson n un sismologue américain du Lamont-Doherty Geological Observatory (université Columbia) , à participer aux recherches de ses collegues de l’institut Tadjik de Duchambe . Cette étude commune qui bénéficte de crédits de la National a Science Fondation et du U.S. Geological Survey , entre dans le cadre des accords de coopération passés en 1972 entre les Etats-Unis et L’U.R.S.S.

Depuis 1975 , l’activité sismique du site de Nurek s’est multipliée par dix et les tremblements de terre qui se produisent le long de la faille ont tendance à secousses par jour , de faible magnitude toutefois .

En auscultant ainsi les phénomènes sismiques de Nurek , les spécialistes espèrent arriver à comprendre pourquoi la mise en eau d’un grand lac de barrage déclenche des tremblements de terre . Pour le moment on pense à deux causes : le poids de l’eau ou les infiltrations trop rapides d’eau dans une zone déjà affaiblie par la présence d’une faille . En outre , les recherches poursuives devraient faire progresser la connaissance sur les mécanismes des tremblements , de terre et , éventuellement , su la prévention de ceux-ci . - Y.R.

Si le tic-tac du réveil vous empêche de dormir , et si votre nationalisme vous interdit d’acheter un réveil importé , vous pourrez incessamment vous procurer un appareil de fabrication française . Utilisent une technique déjà bien implantée dans la montre , mas encore jeune pour « l’horlogerie de gros volume ». Il comporte un balancier Il existait déjà , solution intermédiaire , des réveils à balancier où les oscillations de celui-ci sont contrôlera la prestation . dont le oscillations ont un rythme beaucoup moins bien défini que celles d’un quartz . Le réveil a quartz n’a pas de balancier : les oscillations du quartz convenablement démultipliées , commandent directement un moteur pas à pas qui fait avancer la trotteuse toutes les secondes . La précision ainsi obtenu est de deux minutes par an , alors qu’avec un balancier elle est plutôt de deux minutes par semaine.

Le quartz a l’agréable propriété de transformer des vibrations mécaniques en oscillations électriques et réciproquements , mais il ne fait cette transformation qu’à une fréquence bien définie . On l’utilise donc pour construire un circuit électrique qui délivrera , à la fréquence du quartz , des impulsions de courant . Dans le présent cas , il y en a 4 194 304 par seconde . Ce nombre , apparemment étrange , est une puissance de 2 . Diviser par 2 est une opérations électroniques très simple . Par divisons successives , on se ramène à une impulsion par seconde , qui est amplifiée et commande la marche du moteur . Le procédé est déjà utilise pour les montres . L’application au réveil a buté sur un problème de composant : il fallait que soit disponible un circuit intégré pouvant faire les divisions et l’amplification , qui fournisse en sortie la puissance nécessaire au mouvements des aiguilles et soit allimentable par une simple pile de 1,5 voit . Un tel circuit est disponible en Allemagne et déjà utilisé dans ce pays pour fabriquer des réveils à quartz . Avec un retard qui n’est pas irrémédiablement grand , l’horlogerie française suit . La société Vedette - filial du groupe allemande Diehi — fabrique à Saverns (Bas-Rhin) des réveils à quartz ; les premiers sont mis en vente ce mois-ci . Son concurrent Jaz n’en est encore qu’a habiller et vendre sous sa marque des réveils dont le « mouvement » est fabrique a l’étranger . Mais d’ici quelques mois , elle aura son propre modèle .

L’affichage de l’heure est encore classique , par aiguilles et cadran . Les solutions électriques ne conviennes pas : les diodes électroluminescentes useraient trop vite la plie , les cristaux liquides sont invisibles dans l’obscurité , ce qui , pour un réveil , est rédhibitoire . Mais depuis que l’électronique est entrée dans l’horlogerie , celle-ci est en mutation rapide . La situation actuelle pourrait donc n’être que très provisoire .— M.A.

Des chiffres
pour ecrire
des nombres

PROBLÈME N° 89

Il faut onze chiffres pour écrire tous les nombres de 1 à 10 et cent deux chiffres pour de 1 à 100 .

Combien faut-il de chiffres pour écrire tous les nombres de 1 à N lorsque N a m chiffres ? ( système de numération décimal) .

(Solution dans le prochain Monde des sciences et des techniques )

Solution du problème n° 88

Comment construire racine de sept en quatre arcs de cercles ?

Soit PQ la longueur unité . On trace les cercles :

— de centre P , pasant par Q .

— de centre Q , passant par P et coupant le premier en R.

— de centre R , passant par P e Q et coupant les deux
premiers en T et S ,

— de centre T , passant par P e R et coupant le
premier cercle en U .

La longueur cherchée est SU .
En effet , la construction produit quatre triangles équilatéraux ayant deux à deux un côte commun : SRQ , QRP , PAT, TRU , SA , joignant les deux un sommets les plus éloignés , est l’hypothénuse d’un triangle dont

un côte est 5/2 et
l’autre racine de 3/2
Donc SU’ m = 25/4 + 3/4 = 7

Pierre Berloquin .

Collection Strey

LA
RESPONSABILITÉ
MÉDICALE

JEAN PENNEAU

Docteur en médecine - Docteur en droit .
Chargé d’enseignement à la Faculté de Droit .
et de Sciences économiques de Reims .