ITER est un programme de recherche international soutenu par la France et l’Union Européenne, les Etats-Unis d’Amérique, la Chine, la Fédération de Russie, le Japon et la Corée du Sud. Il vise à mettre au point un prototype expérimental de réacteur à fusion nucléaire destiné à mettre au point une nouvelle source d’énergie à partir de la technologie des plasmas chauds.
La chaleur produite lors de la fission de noyaux d'uranium et/ou de plutonium est utilisée pour transformer de l'eau en vapeur; celle-ci est utilisée pour actionner une turbine pouvant produire directement de l'énergie mécanique ou, par l'intermédiaire d'un alternateur, de l'électricité. C'est cette technique qui est à l'œuvre dans les centrales nucléaires actuelles.
Principe de la fission: Un noyau d'atome lourd est percuté par un neutron, ce qui le scinde en deux nouveaux noyaux plus légers et dégage de la chaleur (en raison d'une légère perte de masse). Dans ce processus, quelques autres neutrons sont libérés et propagent l'opération: c'est la réaction en chaîne, qu'il faut évidemment maîtriser au moyen par exemple de barres dîtes "Neutrophages".
La fusion de noyaux d'hydrogène lourd (deutérium et tritium) n'est encore qu'expérimentale, car les conditions de fusion sont extrêmement difficiles à obtenir (40 millions de degrés pour que la fusion s'entretienne, 100 millions de degrés pour qu'elle soit rentable... bien que le soleil se contente apparemment de 16 millions de degrés). Ce type de réaction est actuellement à l'étude à Marcoule (Département du Gard, France) dans la centrale expérimentale de Phénix.
La fusion consiste, à l’inverse de la fission (casser des «gros noyaux») à rapprocher suffisamment deux atomes légers pour qu’ils donnent un plus gros. Cette réaction donne lieu à un fort dégagement d’énergie. L’énergie que le soleil et les autres étoiles nous envoient sous forme de chaleur et de lumière provient de ce type de réaction qui se produit à leur surface. La fusion est réalisée à partir de deux isotopes de l'hydrogène: le deutérium et le tritium.
Pour que la réaction puisse se réaliser et produire de l’énergie, il faut des conditions très spécifiques. En effet, la fusion de deux noyaux ne se réalise que s’ils se rapprochent suffisamment l’un de l’autre ; or, ceux-ci sont chargés électriquement et se repoussent par conséquent fortement.
Pour vaincre cette répulsion, le mélange deutérium/tritium doit être porté à très haute température et suffisamment dense; et ceci pendant un temps suffisant!
Une température supérieure à 100 millions de degrés est ainsi nécessaire pour que le mélange alors appelé plasma devienne fonctionnel. Un apport considérable d’énergie est donc indispensable. A ce jour, aucune expérience n’a permis de libérer une puissance au moins égale à celle fournie pour le chauffage du mélange!
A de telles températures, se pose aussi le problème du confinement: aucun récipient matériel ne peut contenir un plasma aussi chaud. Dans le cas du soleil, le confinement est assuré par la gravitation. Chose impossible à récréer à l’échelle d’une machine, à moins de construire une machine de la taille d’un astre! Dans le confinement envisagé pour ITER, c’est à l’aide de champs magnétiques intenses que le plasma sera piégé dans une zone torique (forme d’une chambre à air). Ces importants champs magnétiques demandent eux-mêmes une importante alimentation électrique et une technologie complexe (les aimants supraconducteurs refroidis à près de –270°C !). Ainsi, les rares succès de courants de plasma ont seulement duré quelques dizaines de secondes.
Le soleil, l’eau, le vent, le bois et les autres produits végétaux sont autant de ressources naturelles capables de générer de l’énergie grâce aux technologies développées par l’Homme.
Leur faible impact sur l’environnement en fait des énergies d’avenir face aux problèmes de la gestion des déchets nucléaires et de l’émission de gaz à effet de serre. Les énergies renouvelables représentent par ailleurs une chance pour plus de 2 milliards de personnes isolées d’accéder enfin à l’électricité.
Ces atouts, alliés à des technologies de plus en plus performantes, favorisent le développement des énergies renouvelables mais de manière encore très inégale (fig.6) selon le type de ressources considérées. La consommation d’énergie ne cessant d’augmenter, il semble néanmoins peu probable que les énergies renouvelables remplacent les autres ressources énergétiques dans un avenir proche.
Fig.6 : Part des énergies renouvelables utilisé en Europe.
Le Mégatonne d’équivalent pétrole (soit 1 000 000 tep) est une unité d’énergie d’un point de vue économique et industriel.
Le pétrole étant le combustible le plus utilisé, les économistes choisissent cette unité de référence pour comparer entre elles les différentes sources d’énergie
Biomasse :
Le terme de biomasse désigne l'ensemble des matières organiques d'origine végétale (algues incluses), animale ou fongique pouvant devenir source d'énergie par combustion (ex : bois énergie), après méthanisation (biogaz) ou après de nouvelles transformations chimiques (biocarburant).
Géothermie :
La géothermie, est la science qui étudie les phénomènes thermiques du globe et la technique qui vise à l'exploiter. Donc, la géothermie désigne l'énergie issue de la Terre qui est convertie en chaleur.
On distingue trois types de géothermie :
* la géothermie peu profonde à basse température ;
* la géothermie profonde à haute température ;
* la géothermie très profonde à très haute température.
Ces trois types de géothermie prélèvent la chaleur contenue dans le sol.
Hydraulique :
L'énergie hydraulique c'est l'énergie fournie par le mouvement de l'eau, sous toutes ses formes : chute, cours d'eau, marée. Ce mouvement peut être utilisé directement et être converti, par exemple en énergie électrique dans un barrage hydroélectrique grâce à un turbo-alternateur. (fig.7)
Fig.7 : Barrage Hydroélectrique
L'énergie hydraulique est en fait cinétique dans le cas des marées et cours d'eau, et potentielle dans le cas des chutes. (fig.8 )
Fig.8 : Eolienne sous-marine puisant
son énergie dans les marées et les courants
Eolien :
L’énergie éolienne est l’énergie du vent, elle est une des formes d'énergie renouvelable.
Elle tire son nom d’Éole, le maître des Vents dans la Grèce antique.
L’énergie éolienne peut être utilisée de trois manières :
* Conservation de l’énergie mécanique: le vent est utilisé pour faire avancer un véhicule, pour pomper de l’eau ou pour faire tourner la meule d’un moulin.
* Transformation en force motrice (pompage de liquides, compression de fluides...)
* Production d'énergie électrique ; l’éolienne est alors couplée à un générateur électrique pour fabriquer du courant continu ou alternatif.
Solaire :
L'énergie solaire est produite par le rayonnement du soleil, direct ou diffus à travers l'atmosphère.
Le soleil produit ainsi une énergie inépuisable et naturellement disponible en quantité.
L'énergie solaire reçue chaque année sur la terre équivaut à plus de 20 fois nos besoins énergétiques (source Hespul).
L'énergie du soleil est captée par des capteurs (fig.9 )installés en général sur le toit, qui la transforment soit en chaleur (solaire thermique) soit en électricité (solaire photovoltaïque).
Fig.9 : Capteurs photovoltaïque installés sur un toit
La sortie du nucléaire est tout à fait possible, sans le moindre retour à « l’antiquité ». Elle passe en particulier par les économies d’énergie (isolation des bâtiments, développement d'équipements moins énergivores...), sachant qu’en France 2 centrales nucléaires en moyenne sont utilisées pour nos appareils en veille, et par un recours important aux énergies renouvelables (éolien, solaire, bois, hydraulique, biomasse...).
La sortie du nucléaire est une mesure sociale : elle entraînera la création de plusieurs centaines de milliers d’emplois, beaucoup moins dangereux que les métiers du nucléaire et plus variés.