Association lyonnaise Pierre Teilhard de Chardin

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Marcel Comby / La fusion nucléaire est-elle pour demain ?
1- La problématique
Dans le cadre de la recherche des énergies nouvelles respectueuses l’environnement et de l’avenir climatique, des physiciens ont entrepris depuis une soixantaine d’années de réussir un processus très ambitieux : celui de la fusion nucléaire. L’idée consiste à utiliser l’énergie considérable qu’elle dégage pour chauffer un fluide afin de produire de la vapeur capable d’activer des turbines et ainsi fabriquer de l’électricité. Il s’agit là d’une option alléchante en matière de développement énergico - industriel car la technique utilisée procurerait une gigantesque source d’énergie à la disposition de l’humanité pour subvenir à ses besoins. A notre époque, en France, nous disposons de nombreuses centrales nucléaires qui, en fait, n’émettent pas de gaz à effets de serre, mais sont susceptibles d’être victimes d’accidents redoutables : de façon exogène par la manifestation intempestive d’un agent extérieur et de façon endogène par toute mauvaise surprise liée aux dangers bien connus inhérents au processus de fission de l’atome. En principe, la technique de la fusion permettrait d’écarter tout danger potentiel qui découle normalement des diverses manipulations de l’atome dans le champ des hautes énergies. De cette idée enthousiasmante de création d’un stock d’énergie propre et inépuisable est née ITER, la plus grande collaboration scientifique internationale de l’histoire de l’humanité.

2- Le principe de base
Il s’agit de fournir une source d’énergie propre et pratiquement inépuisable.
La fusion, contrairement à la fission, est une réaction dans laquelle les noyaux atomiques s’assemblent en libérant de l’énergie.
Depuis 60 ans, les physiciens ne parviennent pas à maîtriser ces réactions. Pourtant de grands projets de recherche explorent différentes voies, principalement à l’aide de puissants champs magnétiques ou de lasers très intenses. Ces activités de haut vol sont effectuées dans des laboratoires classiques mais également au sein de certaines start-up spécialisées. La question est de savoir à partir de quand les résultats de leurs travaux seront à la hauteur de nos attentes et des budgets investis.

Ce principe de la fusion entre, bel et bien, dans un champ de réalités de nature cosmique. L’homme peut maintenant rêver qu’un jour il saura libérer l’énergie des étoiles pour l’utiliser à ses fins propres. Le physicien britannique Arthur Eddington pensait en 1920 que la puissance énergétique dégagée par les étoiles était due à des réactions se situant à l’échelle subatomique au sein desquelles de petits noyaux s’assemblent pour en constituer de plus gros. Depuis les scientifiques ont compris ce genre de mécanisme sans pouvoir toutefois le reproduire à grande échelle. Dans ces années 1920, les physiciens, à leur grand étonnement, découvrent, à l’occasion de la mesure de la masse des atomes, que la masse du noyau est inférieure à la somme des masses de ses composants : protons et neutrons. Il en résulte que, d’après la célèbre formule : E = m c2, la masse manquante représente de l’énergie. Au cours des expériences de fission nucléaire ou de fusion nucléaire, il existe donc un certain transfert ou une certaine libération d’énergie sous forme de particules ou de rayonnements.
Examinons à présent, sans détails élitistes, comment opère-t-on une fusion nucléaire ?
D’abord on appelle isotopes tous les types d’atomes partageant le même nombre de protons, mais qui ont un nombre de neutrons différent.
La réaction de fusion généralement effectuée par les physiciens pour générer une source d’énergie met en présence un noyau de deutérium et un noyau de tritium qui sont deux isotopes de l’hydrogène possédant chacun un proton. Le deutérium a un seul neutron tandis que le tritium en possède deux. La fusion de ce combustible nucléaire produit alors un noyau d’hélium constitué de deux protons et de deux neutrons. Un neutron s’échappe avec une énergie de 14 mégaélectronvolts (MeV) soit 80% de l’énergie dégagée par la réaction, le reste étant emporté par le noyau d’hélium. Ce qui est présenté comme une richesse technologique est le fait que cette réaction de fusion produit une quantité d’énergie considérable. Un seul gramme de ce combustible peut libérer autant d’énergie que 10 tonnes de pétrole ou 1 kilogramme d’uranium !! En outre, contrairement à une réaction de fission nucléaire, il n’y a pas de risque d’auto-emballement et les déchets sont moindres. Cependant ce qui semble une merveilleuse réalité pour l’homme comporte de nombreux défis.

En premier lieu, il faut tenir compte d’un problème de rentabilité. Toute tentative de production d’énergie de fusion nécessite de surmonter trois contraintes :
a/ Comme les noyaux sont globalement positifs, ils se repoussent entre eux. Pour vaincre cette barrière électrostatique, il faut les accélérer en les chauffant à des centaines de millions de degré de sorte qu’ils acquièrent un certain état d’agitation thermique. Ces éléments sont alors à l’état de plasma.
b/ Pour augmenter la probabilité de fusion des particules, il faut les confiner à l’aide de puissants champs magnétiques ou de rayonnement laser intense.
c/ Il faut maintenir ce confinement assez longtemps, sous peine de voir le plasma perdre rapidement son énergie et provoquer l’arrêt de la réaction. Il est alors possible de parvenir à un état énergétique du système qui entretienne lui-même le chauffage des particules. C’est l’allumage ou ignition. Cet auto – entretien est la condition sine qua non pour réaliser un réacteur à fusion nucléaire. Il n’existe pas encore sur terre de tels réacteurs mais au sein de l’univers, le soleil et les étoiles en sont des exemples naturels. Les trois conditions sont réalisées grâce à la gravité qui comprime l’hydrogène, la température qui, au centre, peut atteindre 15 millions de degrés et enfin la pression qui dépasse 200 milliards de fois celle de l’atmosphère. En outre, le temps de confinement dépasse le milliard d’années. C’est l’hydrogène qui, au sein de l’univers, entre en fusion. Reproduire le même phénomène sur terre est absolument impossible et c’est la raison pour laquelle on utilise les isotopes cités.

En second lieu, il faut prendre en compte tous les facteurs d’ordre technique qui participent à une réelle expérience de fusion nucléaire qui puisse être exploitée avec succès. Nous éviterons ici d’évoquer tous les problèmes qui se posent en matière de technologie car ils sont nombreux et il faut compter avec certains paramètres qui doivent atteindre un certain seuil.
Pourquoi tel seuil est-il si difficile à franchir ? La réponse est que les temps de confinement actuellement atteints dans ce que les physiciens nomment : les tokamaks sont bien trop courts : quelques centaines de millisecondes seulement. De plus, le comportement des plasmas pose des difficultés non négligeables en raison de tous les phénomènes d’instabilité liés à la turbulence de tels milieux.

3- Le projet ITER
Des objectifs de fusion thermonucléaire et leur réalisation sont en cours dans le projet international de réacteur de fusion ITER à Saint-Paul-lez-Durance, près d’Aix-en-Provence. Ce projet vise à démontrer à l’horizon 2025 la faisabilité de l’énergie de fusion pour produire de l’électricité à grande échelle. ITER est le plus grand projet scientifique mondial actuel: 15 milliards d’euros de budget, 35 pays représentant plus de la moitié de l’humanité (UE, USA, Russie, Japon, Chine, Corée du sud et Inde), et plus de 4000 collaborateurs dans le monde. Certains reportages dévoilent les secrets du pharaonique chantier ITER : 42 hectares (60 terrains de foot), un réacteur plus haut que l’Arc de triomphe et trois fois plus lourd que la Tour Eiffel, un million de composants dont des bobines de 20 m de long pour 360 tonnes…Sous le soleil de la Provence, Iter sort enfin de terre. L’avenir énergétique de l’humanité dépend en bonne partie de son succès.
On appelle « breakeven » la parité entre énergie produite et énergie consommée. Il s’agit, en fait, du seuil qu’il faut atteindre pour réaliser une vraie fusion nucléaire. Un grand nombre de scientifiques s’attellent à la recherche de différents moyens de réaliser un jour ce fameux breakeven mais celui-ci parait hors de portée de la technologie actuelle. Bernard Bigot, directeur général d’ITER à Cadarache s’exprime ainsi : « C’est vrai qu’aux Etats-Unis, alors qu’on a pris conscience de l’importance de la fusion, on s’interroge du retard pris par ITER. C’est l’une des raisons de l’arrivée des start-up. Ce sont des précurseurs intéressants pour développer des technologies qui pourraient servir dans des réacteurs de grande taille. Mais je ne crois pas à un breakeven avant 2020, pas plus qu’à l’idée de réacteurs commerciaux de petite taille. Plus on réduit les dimensions, plus les flux d’énergie augmentent. Il n’existe actuellement pas de matériau capable de supporter 200 MW/m2 comme ces petits réacteurs l’imposeraient. Mais je me réjouirais si les start-up avaient raison ! »

4- Pourquoi l’univers est-il propice à la vie
Une première hypothèse se rapporte au bigbang dont le degré de violence a dû être d’une précision extrême. C’est là qu’interviennent en particulier les phénomènes de fusion nucléaire dont on a précédemment décrit l’influence de certains paramètres. Si l’on situe le problème au niveau de l’univers, on doit avant tout montrer l’importance de G, la constante gravitationnelle. Suivant que sa valeur ait été supérieure ou inférieure à celle que l’on connait, les multiples processus de fusion nucléaire n’auraient pas été propices à la formation des étoiles susceptibles d’accueillir la vie. Nous aurions un soleil dont la taille et la masse seraient différentes et dont la quantité d’énergie émise serait soit trop importante soit trop faible.
Une seconde hypothèse concerne la formation des différents matériaux constituant la charpente du cosmos. A la suite du bigbang, n’existent que deux gaz légers : l’hydrogène et l’hélium. C’est en raison de l’énorme violence du bigbang que ceux-ci purent survivre à toutes les collisions ; tout autre noyau plus volumineux aurait été systématiquement détruit. C’est donc après le bigbang que les noyaux des 92 éléments simples que l’on connait, ont été façonnés. Le rôle des étoiles à ce stade de l’évolution fut de produire de la chaleur et de favoriser la création de noyaux plus lourds. L’atome de carbone est d’ailleurs le plus représentatif de la vie, mais sa génération par fusion n’est pas simple car il faut compter avec un processus compliqué appelé résonance nucléaire. Des collisions entre certains de ces noyaux de carbone et d’autres noyaux d’hélium fourniront de l’oxygène, un autre élément vital, et ainsi de suite. Mais l’organisation de notre univers est loin d’être en place. Tous ces matériaux fabriqués par la nature doivent pouvoir se rassembler, mais comment ? Il existe des explications qui mettent en jeu les implosions de supernovæ, le dynamisme des neutrinos, la perte de vivacité de certains arrangements d’atomes qui engendre la formation des planètes rocheuses, etc. On reste toutefois dans la résolution d’énigmes les plus impénétrables. Que dire de l’information contenue dans l’ADN et du processus de sélection naturelle ?
La somme totale de toutes les coïncidences qui ont permis d’aboutir à l’univers et à la vie constitue le principe anthropique. Mais y a-t-il d’autres univers comparables au nôtre ?

5- Retour sur la vision teilhardienne du monde
Laissons d’abord s’exprimer Teilhard :
« L’énergie représente pour la science la forme la plus primitive de l’étoffe de l’univers. Considérée par son aspect énergie, cette étoffe semble ne tenir que par le bas. Vrai et faux, car, à considérer plus profondément, l’évolution de la matière tient aussi par sa complexification, et donc par le haut…L’Univers est tissé d’une seule pièce, suivant un même procédé que nous appellerons loi de conscience et complexité, mais qui, de point en point, ne se répète jamais. L’Etoffe de l’Univers forme structurellement un Tout…L’immensité que nous observons n’est plus que la vision de la tranche de coupe d’un tronc d’arbre dont les racines plongent dans l’abîme d’un Passé insondable et dont les branches vont quelque part vers un Avenir à première vue illimité. Cet arbre se définit désormais comme une Cosmogénèse… ».
Il existe chez tout homme le processus suivant : la réflexion déclenche l’invention, d’où naît une nouvelle conscience qui, à son tour, provoque de nouvelles inventions. On a là un système en résonance qui va toujours en s’amplifiant. Quelle aurait été la pensée de Teilhard face à cette redoutable intention de l’homme consistant à reproduire, par la fusion nucléaire, le processus de formation du monde et, par là-même, capter la puissance et le génie de son Créateur et mettre le soleil en boîte ? On peut aussi schématiser ce phénomène humain en voyant la conscience sous l’image d’un faisceau d’ondes qui se divisent pour, à travers la technique, les idées, l’art, la morale et la religion, converger vers toujours plus de connaissance en s’intensifiant.
Selon Teilhard, la technique est une des médiations par lesquelles l’énergie spirituelle, moteur de l’histoire, passe d’un régime dominé par le hasard à une auto-évolution réfléchie et voulue. Il y a chez Teilhard un profond refus de mépriser la matière qui, concrètement prise, est l’esprit-matière et revêt essen-tiellement une dimension spirituelle. Il y a là un optimisme profond. Optimisme qui peut parfois sembler naïf : il conduit à des prises de position discutables naissant d’une interprétation quasi-systématiquement positive et confiante des grands troubles sociaux contemporains : guerres, racismes, totalitarismes, chômage, etc. Il ne semble pas voir que, dans la réalité quotidienne, la soif de puissance et de bien- être couvre l’appel ontologique au plus-être. Teilhard ne s’intéresse pas particu¬lièrement à la technique dans sa situation existentielle. Au lieu de s’appesantir sur ce qu’elle est dans la complexité de sa réalisation actuelle et dans ses effets immédiats, il juge plus nécessaire de chercher ses promesses lointaines. La responsabilité de la personne humaine, et par elle de l’humanité, est de cesser de subir afin de prendre en mains les ressorts à la fois techniques et psychiques de l’évolution et de la conduire à sa fin. La position teilhardienne sur la technique, qu’on ne peut pas abstraire de l’en¬semble de sa pensée sans risquer de graves incompréhensions, est essentiellement un refus de déserter le monde ; elle est le signe d’une volonté acharnée de monter toujours plus haut grâce à la médiation de la techni¬que.
Teilhard découvre dans l’activité scientifique et dans la recherche des éléments religieux : une mobilisation des ressources et des énergies humaines dans la quête du vrai et dans la conquête du monde des réalités les plus mystérieuses. Il y a donc un état d’esprit religieux dans la science moderne. Cette dimension explique pourquoi Teilhard se sent pleinement chrétien quand il communie à la mystique qui habite la recherche scientifique. Il s’agit d’abord d’inscrire l’activité humaine dans le devenir de la vie et de la pensée telle que le retrace l’histoire de l’humanité et de la pensée. De ce mouvement, la science est la pointe. Éclairé par la découverte du temps, c’est-à-dire d’une évolution globale et persistante de l’univers, l’homme avait enfin trouvé le secret de la force qui, depuis les origines, le poussait à chercher. Instinctivement, jusqu’alors, il avait suivi sans bien le comprendre, le goût inné qui l’inclinait à explorer la nature. À ce besoin insurmontable de connaître qui le hantait et lui donnait le sens obscur de grandir, il avait trouvé des applications diverses, provisoires. Maintenant, enfin, il pouvait, devant sa raison, le définir et le justifier. Non plus seulement savoir par curiosité, savoir pour savoir, mais savoir par fidélité à un développement universel qui prenait conscience de lui-même dans l’esprit humain, savoir pour créer, savoir pour être et, grâce à la fusion nucléaire, savoir pour explorer le cosmos. Pour Teilhard, l’activité scientifique peut être qualifiée de sacrée, puisqu’elle est à la pointe de l’avancée de l’esprit en quête de vérité. Cette quête est une passion qui ne mobilise pas seulement la curiosité, mais tout l’être humain. Or cette passion peut être imparfaitement vécue, elle a donc besoin d’être sauvée. Pour Teilhard, la mobilisation des énergies par l’idée de progrès a quelque chose de mystique. L’homme doit se libérer d’une aliénation subtile, analogue à l’idolâtrie. La mystique du progrès a pris la forme simpliste, et aujourd’hui dépassée, d’une sorte d’adoration de la science. La « religion de la science » est tentée de se retourner sur elle-même. Teilhard voit cette tentation chez les penseurs rationalistes qui ont formé la conscience moderne. Après avoir relevé l’importance et la valeur de cette religion, Teilhard en montre les insuffisances. Il dénonce le matérialisme qu’il nomme « culte de la matière » ou encore « fascination de la matière ». Teilhard reconnaît alors que la religion de la science est appelée à vivre un dépassement. Ce dépassement pourra avoir lieu si l’espérance chrétienne la visite. Teilhard considère donc que la nouveauté actuelle des connaissances scientifiques est une occasion pour faire ce travail d’accomplissement de la mystique qui habite la recherche scientifique. Un univers de structure évolutive, pourvu que soit bien placé le sens de son mouvement, pourrait bien être le milieu le plus favorable aux développements d’une noble et homogène représentation de l’Incarnation. Le christianisme eût étouffé dans un évolutionnisme matérialiste. Il se réalise dans les larges perspectives ascendantes d’un univers entraîné vers l’Esprit. Ainsi le christianisme est-il vrai quand il assume le travail de la raison à commencer par celui de la science dont l’aspiration doit être convertie. La conversion n’est pas un renoncement, mais une réalisation optimale. C’est par rapport à cela que Teilhard a vécu sa vocation de prêtre et de scientifique.

Jeudi 25 Février 2016 10:45