High Power Laser Energy Research
HIPER (en anglais : « High Power Laser Energy Research », en français : « Projet Laser haute puissance », est un projet de réacteur thermo-nucléaire international, expérimental et différent du projet ITER.
C'est un projet montĂ© sous l'Ă©gide de la Commission europĂ©enne, qui aurait obtenu sous la prĂ©sidence française de l'Europe l'accord de reprĂ©sentants de 23 pays fin 2008 Ă Londres. Il vise Ă construire et tester un prototype de rĂ©acteur nuclĂ©aire Ă fusion qui, comme ITER[1], vise Ă tester la « faisabilitĂ© scientifique et technique » de la fusion nuclĂ©aire comme nouvelle source dâĂ©nergie (chaleur et/ou Ă©lectricitĂ©), mais diffĂšre de celui-ci en mettant en Ćuvre une rĂ©action initiĂ©e par laser (« fusion laser ») .
Selon les auteurs du projet, il a aussi pour objectif d'offrir aux chercheurs la possibilitĂ© de tester des matĂ©riaux, des rĂ©actions physiques et de nouveaux types de turbulences en conditions extrĂȘmes (conditions qui ne pourraient ĂȘtre rĂ©unies sur terre, hormis au moment et au lieu d'initiation de l'explosion d'une bombe atomique).
En particulier, les physiciens pourront et devront y étudier et maßtriser les interactions laser-plasma physique, les productions et interactions de particules relativistes, la physique du vide quantique, avec des phénomÚnes jamais observés qui pourraient se produire, tels que l'effet Unruh ou encore l'émission de paires d'électrons-positrons, phénomÚne connu sous le nom d'effet Schwinger (du nom du physicien américain Julian Seymour Schwinger⊠et la « matiÚre chaude dense » pour laquelle il n'existe pas de théorie éprouvée ; HiPER devrait permettre d'observer et tester le comportement de la matiÚre exposée à des dizaines de millions de degrés de température, des pressions de milliards d'atmosphÚres, et des champs magnétiques un milliard de fois plus importants que ceux existant naturellement sur Terre ; conditions évoquant les débuts de l'univers ou certains phénomÚnes se produisant dans les supernovae.
Le budget initial de recherche proposĂ© par les promoteurs de ce projet est de 600 millions âŹ. Le projet utilisera cependant certaines infrastructures et laboratoires dĂ©jĂ financĂ©s par ailleurs.
Le projet
[modifier | modifier le code]Principe scientifiques et techniques, et caractéristiques annoncées
[modifier | modifier le code]

1Â : compression par laser d'une capsule,
2 : Préparation,
3Â : Activation (laser haute puissance),
4 : Fusion et production d'énergie
L'enjeu est de récupérer, grùce à deux technologies d'origine militaire (laser haute-puissance et confinement inertiel) l'énergie de réaction de fusion thermonucléaire, sans utiliser, comme dans le projet ITER, un champ magnétique intense visant à confiner un plasma composé de noyaux de deutérium et de tritium.
Les données sur les méthodes et moyens de confinement inertiel ont été récemment partiellement déclassifiées (Elles étaient auparavant protégées car utilisées pour la fabrication ou le test d'armes nucléaires). Le principe est conceptuellement semblable à celui du moteur à explosion, avec une phase de compression du carburant et une phase d'allumage, mais sans le rÎle du piston et avec des énergies bien plus importantes.
Les acteurs du projet HIPER devront mettre au point et tester un systĂšme de lasers en sĂ©ries, capables de viser et atteindre l'enveloppe de capsules de deutĂ©rium et de tritium injectĂ©es dans le cĆur du rĂ©acteur au rythme d'environ 600 par minute. Selon eux, un processus de production d'Ă©nergie par fusion inertielle a dĂ©jĂ Ă©tĂ© dĂ©montrĂ© sur Terre dans un spin-out d'un programme de dĂ©fense aux Ătats-Unis. Un programme de dĂ©monstration utilisant un laser ultra-puissant est maintenant prĂ©vu dans la pĂ©riode de 2010 Ă 2012 (sur le National Ignition Facility aux Ătats-Unis).
Principe : L'enveloppe de ces capsules devrait imploser sous l'effet des lasers en comprimant fortement et brutalement leur contenu, lequel ensuite irradié par une impulsion laser à haute puissance (température d'environ 100 millions de degrés Celsius, comme dans le soleil ou une explosion nucléaire, durant un centiÚme de milliardiÚme de seconde devrait amorcer une réaction de fusion thermonucléaire libérant des neutrons à haute énergie (selon les travaux publiés en 2001 par des chercheurs japonais). Reste à maßtriser et convertir l'énergie de ces neutrons en électricité, probablement via le principe classique de chauffage d'eau pour produire de la vapeur d'eau sous pression alimentant une turbine et des alternateurs.
Phase d'étude, de conception et de coordination
[modifier | modifier le code]- Une phase de 3 ans est prévue pour produire les technologies permettant à des lasers de viser et atteindre une dizaine de capsules par seconde injectées dans la chambre de fusion.
- Si une solution est trouvĂ©e, une phase plus dĂ©taillĂ©e du projet pourrait ensuite ĂȘtre initiĂ©e.
Choix du site de construction du prototype
[modifier | modifier le code]Avant la construction d'un réacteur, il sera nécessaire de tester les systÚmes laser, ce qui devrait se faire en France, en Aquitaine, avec le laser Mégajoule à haute-énergie « PETAL » (pour « PETawatt Aquitaine Laser »).
Ce laser multi-pétawatt peut générer des impulsions de 3,5 kJ d'une durée de 0,5 à 5 picosecondes. Il sera pour cela couplé à un laser de haute puissance LIL.
Si ce dĂ©monstrateur de la technologie laser fait ses preuves, un prototype de rĂ©acteur pourrait ensuite ĂȘtre construit.
La puissance des lasers qui doivent déclencher la fusion des capsules injectées dans le réacteur ne s'exprime que par impulsion ultra-brÚves (quelques millions de millioniÚmes de seconde), mais nécessite d'importantes précautions ; en effet, chaque impulsion demande une puissance instantanée comparable à environ dix mille fois la puissance totale distribuée par le réseau électrique national du Royaume-Uni[réf. nécessaire].
Phase de construction et d'exploitation
[modifier | modifier le code]Les promoteurs du projet reconnaissent que les espoirs de solutions énergétiques alternatives suscités depuis 40 ans par la fusion, ont été plusieurs fois repoussés vers le futur. Ils n'annoncent d'ailleurs pas de réacteur commercialement exploitable à court ou moyen terme[2].
Historique et organisation du projet
[modifier | modifier le code]- Une premiÚre « feuille de route européenne » a été rédigée pour le projet en .
- Le Royaume-Uni a pris la tĂȘte du projet en .
- un consortium de 25 institutions de 11 pays a Ă©tĂ© constitué : 6 pays (RĂ©publique tchĂšque, France, GrĂšce, Italie, Espagne, Royaume-Uni), une rĂ©gion française et un gouvernement rĂ©gional (Aquitaine et Madrid) et plusieurs institutions internationales et industries, appuyĂ©s sur des synergies avec des programmes aux Ătats-Unis, au Japon, en RĂ©publique de CorĂ©e, Russie, Chine et Canada. Ce consortium a rĂ©digĂ© une proposition de « phase prĂ©paratoire du projet », d'une durĂ©e de trois ans, et l'a prĂ©sentĂ©e le Ă la Commission europĂ©enne, qui y a rĂ©pondu positivement en .
Le début du projet est coordonné par Mike Dunne au Royaume-Uni.
- la phase prĂ©paratoire a Ă©tĂ© lancĂ©e en et doit durer jusqu'en 2011. Elle coĂŻncidera avec un programme Ă©tudiant Ă©galement l'allumage laser d'une rĂ©action de fusion Ă vocation Ă©nergĂ©tique (sur le laser NIF aux Ătats-Unis), qui sera, s'il rĂ©ussit, une preuve tangible de prĂ©faisabilitĂ©.
- Un rĂ©acteur expĂ©rimental HiPER pourrait ĂȘtre construit vers 2015 et exploitĂ© au dĂ©but des annĂ©es 2020. Le Royaume-Uni s'est proposĂ© pour l'accueillir.
Neutrons rapides
[modifier | modifier le code]Le Prix Nobel de physique japonais Masatoshi Koshiba a exprimĂ© des rĂ©serves[3] Ă propos des problĂšmes techniques posĂ©s par les neutrons rapides : « dans ITER, la rĂ©action de fusion produit des neutrons de grande Ă©nergie, de 14 MeV (mĂ©gaĂ©lectronvolts) ... Si les scientifiques ont dĂ©jĂ fait l'expĂ©rience de la manipulation de neutrons de faible Ă©nergie, ces neutrons de 14 MeV sont tout Ă fait nouveaux et personne Ă l'heure actuelle ne sait comment les manipuler ... S'ils doivent remplacer les absorbeurs tous les six mois, cela entraĂźnera un arrĂȘt des opĂ©rations qui se traduira par un surcoĂ»t de l'Ă©nergie produite » .
Critiques, coûts-avantages
[modifier | modifier le code]Les physiciens Sébastien Balibar, Yves Pomeau et Jacques Treiner[4] estiment qu'une production industrielle d'énergie à partir de la fusion implique la résolution préalable de trois problÚmes :
- maßtrise des réactions de fusion (surtout si on la veut auto-entretenue) ;
- production massive de tritium ;
- invention d'un matériau résistant aux flux de neutrons (produits par la fusion) pour les enceintes de confinement[5],[6].
Impact sur l'environnement
[modifier | modifier le code]La fusion nucléaire pose des problÚmes proches de ceux de la fission nucléaire, dont la production de déchets radioactifs (il faut toutefois prendre en compte le fait que les quantités et la dangerosité des déchets produits sont beaucoup moins grandes qu'avec un réacteur traditionnel basé sur la fission) et les risques d'accidents nucléaires et de prolifération[7].
Des physiciens espÚrent que les risques associés à la fusion seront moindres que ceux associés à la fission :
- moindre activité et durée de vie des déchets nucléaires (quelques dizaines d'années)[8] ;
- moindres risques d'accidents.
Notes et références
[modifier | modifier le code]- â (en) PrĂ©sentation d'ITER, www.iter.org site officiel
- â (en) « It is not a short term fix, but rather a long-term, sustainable solution that will take a concentrated research and development effort across a range of options to realise its potential (âŠ)Fusion has been pursued for over 40 years, with lots of early mistakes with regard to anticipated timescales. » Key Facts du site internet d'HiPER.
- â [PDF] Atteindre Kyoto 1 et 2 sans le nuclĂ©aire c'est possible, sur le site etopia.be
- â La France et l'Ă©nergie des Ă©toiles, dans le quotidien Le Monde du 24 octobre 2004
- â (en) G. Cambi, D.G. Cepraga, M. Frisoni, F. Carloni, Neutron irradiation effects on the ITER-EDA and ITER-RC firstwall/blanket materials, 330-333, 1999.
- â (en) D. S. Gelles, On quantification of helium embrittlement in ferritic/martensitic steels. Journal of Nuclear Materials. 283-287:838-840.2000.
- â De la fusion, une coopĂ©ration et des questions, dans le journal L'HumanitĂ© du .
- â (en) Fusion Energy, sur le site iter.org (voir "archive").
