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La fusion : une source
d'énergie quasiment illimitée Ressources
énergétiques, consommation mondiale La fusion est souvent présentée comme une source d'énergie dont les combustibles sont abondants voire en quantité illimitée. Elle se compare bien évidemment ici aux autres sources d'énergie (charbon, pétrole, gaz, fission). Pour ces dernières ont retiendra que les réserves actuelles sont de l'ordre de quelques dizaines d'années pour le pétrole, de la centaine d'années pour le gaz et la fission classique, de quelques centaines d'année pour le charbon et quelques millier d'années pour la fission surgénératrice. Ou se situe la fusion ? Les
réactions de fusion et les combustibles à prendre en compte
La fusion est souvent présentée comme une source d'énergie dont les combustibles sont abondants voire en quantité illimitée. Elle se compare bien évidemment ici aux autres sources d'énergie (charbon, pétrole, gaz, fission). Pour ces dernières ont retiendra que les plus connues :
Ressources en deutérium Le deutérium est un isotope stable de l'hydrogène. Il est très abondant et peut être extrait de façon économique de l'eau de mer (33 g de D par m3 d'eau de mer). La ressource estimée dans les océans est de 4.6 1013 tonnes soit environ 5 1011 TW.an. Sachant que la consommation énergétique mondiale actuelle est d'environ 14 TW.an , les ressources énergétiques en deutérium représentent plus de 10 milliards d'années de consommation annuelle mondiale (référence année 2000). Ressources en lithium La teneur moyenne de lithium dans l'écorce terrestre est d'environ 50 ppm. Il est plus abondant que l'étain ou le plomb et même dix fois plus abondant que l'uranium (3 à 4 ppm). Le prix d'un kg de lithium est inférieur à 5$ et les réserves sont estimées à 12 millions de tonnes (à titre de comparaison, les réserves en uranium naturel sont estimées à moins de 4 millions de tonnes et le prix d'un kg d'uranium est voisin de 100 $). Le lithium peut aussi être tiré de l'eau de mer (0.17g/m3) ce qui engendre une réserve potentielle de 230 000 millions de tonnes. Dans un réacteur à fusion basé sur la réaction D-T, le composant chargé de produire in-situ le tritium s'appelle la couverture tritigène. Il contient des composés à base de lithium, sous forme liquide ou solide et avec des enrichissements en lithium-6 variables suivant les concepts. Typiquement, on retiendra qu'un réacteur de 1000 MWe basé sur la réaction D-T nécessite en un an 100 kg de deutérium, environ 150 kg de tritium (produit à partir du lithium) et environ 300 kg de lithium-6 . Si l'on fait l'hypothèse (irréaliste) que la totalité de la production nucléaire mondiale est fournie par des réacteurs à fusion, alors les gisements miniers en lithium sont épuisés en 5000 ans. L'utilisation du lithium dans l'eau de mer repousse cette limite à plusieurs millions d'année. On terminera en indiquant que le coût de l'énergie produite par un réacteur à fusion est déterminé par la hauteur des investissements initiaux (environ les 2/3 du coût) auxquels s'ajoutent les coûts de remplacement régulier des composants vieillis (environ 1/3 du coût) : le coût du combustible est donc marginal. Conclusions La production d'énergie via la fusion thermonucléaire utilisant la réaction Deutérieum-Tritium met en jeu une production de tritium sur site à partir du lithium. Les ressources en combustibles, limitées par le lithium, sont estimées à plusieurs milliers d'années si le lithium est d'origine tellurique et à plusieurs millions d'années si le lithium est extrait de l'eau de mer U.S.
Geological Survey, http://minerals.usgs.gov/,
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