L’uranium de l’eau de mer fait un pas de plus vers une source d’énergie viable

L'uranium est un élément métallique lourd d'origine naturelle. Son importance réside dans son rôle essentiel dans la production d'énergie nucléaire, utilisé comme combustible dans les réacteurs nucléaires pour produire de l'électricité. L'uranium est riche en énergie, ce qui signifie qu'une petite quantité produit beaucoup d'énergie, ce qui en fait une source d'énergie précieuse.

Cependant, l’extraction et le traitement de l’uranium peuvent être nocifs pour l’environnement tout en entraînant une destruction substantielle de l’habitat et le rejet de quantités massives de gaz à effet de serre associés au processus. C’est pour cette raison qu’un moyen viable de récolter l’uranium de l’eau de mer est si intrigant.

La chaîne de désintégration de l'uranium

La libération d'énergie de l'uranium dépend de sa structure atomique. Les atomes d'uranium possèdent de gros noyaux instables. Lorsqu'un neutron frappe un atome d'uranium, il peut provoquer sa fission. Cette fission divise l'atome d'uranium en deux atomes plus petits et libère des neutrons supplémentaires ainsi qu'une quantité importante d'énergie.

Source : https://pubs.usgs.gov/of/2004/1050/uranium.htm

Dans les réacteurs nucléaires, ce processus est contrôlé. Les neutrons libérés peuvent heurter d’autres atomes d’uranium, créant ainsi une réaction en chaîne. La chaleur générée par cette réaction est utilisée pour chauffer l’eau, produisant de la vapeur qui est ensuite exploitée pour entraîner des turbines produisant de l’électricité.

Cette utilisation contrôlée du processus de fission de l’uranium est à la base de la production d’énergie nucléaire, exploitant l’énergie substantielle libérée au cours de la chaîne de désintégration.

Un avenir sans uranium

Bien que la fission nucléaire soit actuellement une option de choix pour une énergie durable et propre, elle n'est pas sans inconvénients. Comme mentionné précédemment, la désintégration de sources de combustible comme l'uranium produit des isotopes radioactifs appelés « produits de fission ». Ces sous-produits doivent ensuite être soigneusement confinés, parfois pendant des périodes extrêmement longues, jusqu'à ce qu'ils ne présentent plus de danger. Depuis des décennies, les scientifiques en sont conscients et travaillent d'arrache-pied au développement d'un procédé plus performant, la fusion nucléaire.

Là où la fission nucléaire exploite l'énergie de la désintégration d'éléments lourds comme l'uranium, la fusion nucléaire exploite l'énergie de la fusion de noyaux atomiques plus légers (généralement deutérium + tritium = hélium + un neutron). Il est intéressant de noter que c’est le même processus qui alimente les étoiles comme le Soleil. Il existe diverses raisons pour lesquelles la fusion est considérée comme étant de loin supérieure à la fission. Ceux-ci inclus,

Rendement énergétique supérieur: La fusion libère beaucoup plus d'énergie que la fission. La fusion d’atomes libère près de quatre millions de fois plus d’énergie que la combustion de charbon, de pétrole ou de gaz et environ quatre fois plus que les réactions de fission nucléaire.

Sources de carburant abondantes: Les principaux combustibles pour la fusion, le deutérium et le tritium, sont plus abondants que les matières fissiles comme l'uranium. Le deutérium peut être extrait de l’eau, tandis que le tritium peut être produit à partir du lithium au cours du processus de fusion lui-même, qui dispose de réserves terrestres et marines suffisantes pour plus de mille ans.

Impact environnemental réduit: La fusion n'émet pas de gaz à effet de serre nocifs comme le CO₂. Son principal sous-produit est l’hélium, un gaz inerte et non toxique. Contrairement aux réacteurs à fission, les réacteurs à fusion ne produisent pas de déchets nucléaires de haute activité et à vie longue. Les matériaux utilisés peuvent potentiellement être recyclés ou réutilisés d’ici 100 ans.

SécuritéLa fusion ne présente pas les mêmes risques que les réacteurs à fission. Il n'y a pas de risque de fusion comme dans les réacteurs à fission, car il est intrinsèquement difficile de maintenir les réactions de fusion ; toute perturbation peut entraîner l'arrêt immédiat de la réaction. De plus, la fusion n'utilise pas de matières fissiles comme l'uranium ou le plutonium, ce qui limite le risque de prolifération nucléaire.

Bien qu’il reste de nombreux obstacles à franchir jusqu’à ce que notre capacité à exploiter les réactions de fusion nucléaire en fasse une source d’énergie viable, le processus a récemment connu un regain d’intérêt en raison de diverses percées autour de l’allumage. Par exemple, à plusieurs reprises, les chercheurs ont obtenu un gain d’énergie net dans des réactions de fusion, où plus d’énergie a été produite que celle utilisée pour initier la réaction​​​.

Le calendrier pour une centrale électrique à fusion démontrable est estimé à environ 20 ans, bien que certaines startups affirment que cela pourrait être réalisé en une décennie ou moins. Cependant, ces prédictions sont tempérées par les complexités de la physique des plasmas et les aspects pratiques de la construction d’un réacteur à fusion fonctionnel.

Dans l’ensemble, même si la fusion nucléaire offre des avantages significatifs par rapport à la fission en termes de production d’énergie, d’impact environnemental et de sécurité, la maîtrise de cette technologie pour une production d’énergie pratique et cohérente reste un travail en cours, avec un calendrier optimiste d’au moins deux décennies avant qu’elle ne devienne une réalité. une source d’énergie viable.