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Le programme chinois Helium-3 : un jeu de société mondial

La Chine est en train de conduire le monde à une révolution industrielle et scientifique dont l’ampleur nécessitera bientôt une nouvelle forme d’énergie, encore jamais maîtrisée sur Terre: l’énergie de fusion thermonucléaire contrôlée, utilisant de l’hélium-3 (He-3). comme son carburant. L’isotope He-3 est extrêmement rare sur Terre, mais il existe en abondance sur la Lune et les dirigeants chinois ont déjà lancé un programme ambitieux pour l’acquérir. Environ trois quarts de l’énergie chinoise sont actuellement produits par des centrales au charbon, mais un train de charbon typique de plus d’un kilomètre de long, transportant 5 000 tonnes de charbon, serait remplacé par 40 grammes seulement de He-3, ce qui réduirait considérablement les frais de transports. Seulement huit tonnes de He-3 dans des réacteurs à fusion fourniraient une énergie équivalente à un milliard de tonnes de charbon, brûlé dans des centrales électriques. Le plan de la Chine de ramener He-3 de la Lune bénéficiera non seulement aux Chinois, mais à toute l’humanité, comme le fait toute percée scientifique dans le monde entier. De plus, la Chine n’est pas la seule à avoir besoin de nouveaux approvisionnements énormes en énergie. La civilisation humaine, à l’heure actuelle et dans un avenir prévisible, requiert déjà une énergie de plus en plus importante, tandis que la consommation d’énergie par habitant doit également augmenter de façon spectaculaire si nous voulons éliminer la pauvreté et transformer partout l’industrie, l’agriculture, les transports et la gestion de l’eau.

La lune, le «golfe persique» du système solaire

Le professeur Ouyang Ziyuan, principal scientifique  du programme d’exploration lunaire chinoise (CLEP), dit que la Lune était si riche en He-3, que cela pourrait «résoudre la demande énergétique de l’humanité pendant au moins 10 000 ans». Tout en parlant des réserves de fer et d’autres métaux de la Lune, Ziyuan a tout particulièrement attiré l’attention sur He-3 , qu’il a qualifié de «combustible idéal pour la fusion nucléaire, la prochaine génération d’énergie nucléaire». Il a ajouté: «On estime que les réserves d’hélium-3 sur la Terre ne représentent que 15 tonnes, alors qu’il suffit de 100 tonnes d’hélium-3 chaque année si la technologie de fusion nucléaire est appliquée pour répondre à la demande mondiale en énergie. La Lune, en revanche, dispose de réserves estimées entre un et cinq millions de tonnes. »Il existe deux isotopes stables de l’hélium sur la terre, He-3 et He-4. Le noyau de chacun d’eux a deux protons, mais He-3 est plus léger car il n’a qu’un neutron, alors que He-4 en a deux. He-3 ne représente que 0. 000137 pour cent de l’hélium de la Terre, le reste étant He-4. He-3 est émis par le Soleil et transporté par les vents solaires dans tout le système solaire, mais il est repoussé par le champ magnétique de la Terre. Une infime quantité de cette substance pénètre dans l’atmosphère sous forme de poussière cosmique. Sur la Lune, cependant, possède un faible champ magnétique et pas d’atmosphère, He-3 a été déposé depuis des siècles en quantités importantes. Ces dernières années, la Chine a lancé un plan remarquable, non seulement pour atterrir sur la Lune dans un proche avenir, mais aussi pour son industrialisation. L’intention d’exploiter He-3 et de le ramener sur Terre se trouve au centre de ce programme. La perspective à long terme, soulignée par Ouyang Ziyuan, est partagée par le célèbre astronaute Apollo 17 et ancien sénateur américain Harrison Schmitt. Après l’atterrissage en décembre 2013 du rover lunaire chinois Yutu (Jade Rabbit), Schmitt a observé: «La Chine n’a pas caché son intérêt pour les ressources de fusion de l’hélium-3 lunaire…. En fait, je suppose que cette mission est à la fois une déclaration géopolitique et un test de certains matériels et logiciels liés à l’extraction et au traitement du régolithe lunaire. »Schmitt a rédigé de nombreux articles et ouvrages sur les perspectives de développement lunaire et d’extraction minière à l’hélium-3. et a travaillé en étroite collaboration avec le groupe de l’Université du Wisconsin, qui développe des technologies de fusion à l’hélium-3. Yutu a atterri dans le cadre de la robotique chinoise et a travaillé en étroite collaboration avec le groupe de l’Université du Wisconsin, qui développe des technologies de fusion à l’hélium-3. Yutu a atterri dans le cadre de la robotique chinoise et a travaillé en étroite collaboration avec le groupe de l’Université du Wisconsin, qui développe des technologies de fusion à l’hélium-3. Yutu a atterri dans le cadre de la robotique chinoise programme d’ exploration lunaire nommé Chang’e, d’après la déesse mythique de la Lune. Chang’e-1, la première sonde, a été lancée le 24 octobre 2007. Elle fournissait des images haute résolution de la surface lunaire et des données permettant d’estimer les réserves de He-3. Les millions de tonnes de He-3, estimées par CLEP, signifient que la Lune sera le « Golfe Persique » du système solaire.

Un carburant de fusion de seconde génération

À ce jour, la plupart des expériences de fusion ont utilisé des réacteurs de première génération alimentés aux isotopes d’hydrogène, de deutérium et de tritium. Le deutérium peut être fusionné avec du tritium (DT) ou avec lui-même (DD). Ce type de réaction pose toutefois un gros problème car la plus grande partie de l’énergie de la réaction de fusion se présente sous la forme de neutrons plutôt que de particules chargées. Une réaction de fusion DT libère 80% de son énergie dans un flux de neutrons de haute énergie. En tant que particules négatives, les neutrons ne peuvent pas être contenus par le champ magnétique utilisé pour contenir la réaction de fusion et ils sont très destructeurs de tout ce qu’ils frappent, y compris de la cuve de confinement du réacteur. Une approche de deuxième génération en matière de puissance de fusion contrôlée implique la combinaison de He-3 et de deutérium. Cette réaction produit des noyaux He-4 et des protons de haute énergie. Certaines réactions secondaires DD se produisent.

L’économie isotopique

Le programme de fusion de la Chine ne consiste pas uniquement à acquérir de l’énergie pour l’économie dans son état actuel. La recherche scientifique ouvrira de nombreuses autres percées technologiques, créant une nouvelle économie des isotopes. Les atomes d’un même élément, mais de masse variable, sont connus sous le nom d’isotopes différents de l’élément. Par exemple, l’étain contient dix isotopes stables, le plus grand parmi tous les éléments; tin-112 est le plus léger et tin-124 le plus lourd. Les isotopes plus lourds contiennent plus de neutrons dans le noyau atomique. Une économie d’isotopes incorporera les quelque 3 000 isotopes du tableau périodique dans notre économie. Nous pouvons séparer et ajuster avec précision les processus subatomiques, générant diverses espèces d’atomes en tant que matières premières pour la production industrielle. La science de la fusion nucléaire en Chine progresse au Centre pour la science de la fusion (CFS) et à l’Institut de physique des plasmas de l’Académie chinoise des sciences (IPP). Le SCF comprend huit divisions de recherche et emploie 285 personnes, dont des cadres supérieurs et des scientifiques. L’IPP emploie plus de 400 personnes, dont 223 scientifiques ou ingénieurs. Quelques-unes des innombrables applications et technologies de fusion potentielles qui transformeront notre économie sont mises en évidence ici.

Dessalement de l’eau de mer

Il n’y a pas besoin de pénurie d’eau dans le monde. Les océans couvrent 71% de la surface de la Terre, avec une profondeur moyenne de plus de quatre kilomètres. Les régions continentales sèches peuvent avoir recours au dessalement de l’eau pour remédier aux pénuries d’eau locales, et l’énergie nucléaire est le moyen le plus efficace de produire de l’eau douce à bon marché. La Chine a commencé le dessalement nucléaire avec la nouvelle centrale nucléaire de Hongyanhe. Le site comprend une usine de dessalement d’eau de mer produisant 10 080 mètres cubes d’eau potable par jour. Alors que la fission peut produire de l’eau dessalée relativement bon marché, l’augmentation massive de la densité de flux d’énergie de la fusion permettra son utilisation à grande échelle, même pour reconstituer l’ensemble du lit d’une rivière asséchée. Il n’y a pas besoin de désert sur Terre.

Fusées de fusion

La prochaine plate-forme de l’évolution de notre économie humaine, le contrôle des processus atomiques tels que ceux rencontrés dans notre Soleil, s’appliquera non seulement à la production d’énergie et à la création de matériaux ici sur Terre: le développement de ce pouvoir sera le moyen de conquérir le monde, le système solaire, et nous mettra finalement à la portée de nos plus proches étoiles voisines. Pour ce faire, il faudra exploiter pleinement les relations dynamiques qui existent actuellement entre les domaines de la recherche sur le plasma, le laser, l’antimatière et la fusion, c’est-à-dire la physique des hautes densités d’énergie, où une grande partie du travail est déjà consacrée à la prochaine génération de techniques de propulsion spatiale. Seule la propulsion par fusion peut générer des conditions d’accélération équivalentes à une gravité terrestre (1g), nécessaires au maintien du corps humain. Une accélération de 1 g, l’équivalent d’une gravité semblable à celle de la Terre, atténuerait certains des effets néfastes de la microgravité et réduirait le temps de déplacement, limitant ainsi l’exposition aux rayonnements cosmiques nocifs. Par exemple, à 1 g d’accélération, atteindre une vitesse maximale de 3 000 000 km / h.

Adaptation La Terre du Futur

source : http://www.spacesafetymagazine.com

 

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