Réaction de fusion entre les noyaux du deutérium et du tritium.
Composition
Le deutérium et le tritium sont des atomes très légers, tous deux isotopes de l’hydrogène : ils ont un seul proton (numéro atomique de l’hydrogène) mais leur nombre de neutrons diffère.
Symboles
Le deutérium, de symbole D ou 2H, a un noyau contenant un proton et un neutron. Il peut être isolé par distillation de l’eau. Un litre d’eau de mer contient par exemple près de 33 milligrammes de deutérium(1).
Le tritium, de symbole T ou 3H, a un noyau contenant un proton et deux neutrons. C’est un élément radioactif contrairement au deutérium et à l’hydrogène qui sont stables.
Rôle dans la fusion
Dans un état d’agitation thermique intense, leurs noyaux peuvent fusionner en des noyaux uniques d’hélium (de numéro atomique 2). Comme cette fusion conduit à un niveau d’énergie finale plus faible (c’est-à-dire à un noyau plus stable), la réaction libère une très grande quantité d’énergie.
Le tritium est produit par l’industrie nucléaire, dans les réacteurs en fonctionnement et ultérieurement durant le traitement des déchets radioactifs. Il peut par ailleurs être produit par l’interaction d’un neutron et d’un atome de lithium(2).
Les noyaux de deutérium et de tritium se repoussent dès lors que leurs charges électriques sont toutes deux positives. Pour fusionner, ils doivent être confinés dans un plasma à très haute température (150 millions de °C pour Iter(3)). Leur fusion s’accompagne d’une perte de masse équivalant à l’énergie dégagée(4).
La fusion est à la base du rayonnement des étoiles dont le Soleil. Les scientifiques cherchent à la reproduire en laboratoire. En cas de succès des travaux du projet ITER, une centrale de 1 000 MW utilisant la fusion pourrait fonctionner en continu avec 2 kg de deutérium et de tritium par jour alors qu’il faudrait 6 000 tonnes de combustibles pétroliers pour alimenter une centrale thermique de même puissance(5).
Demi-vie du tritium
La demi-vie du tritium est de 12,32 ans, ce qui signifie que la moitié de sa quantité initiale se désintègre en cet intervalle de temps. Cette caractéristique le rend utile pour des applications scientifiques et médicales, notamment dans les études de traçage et les luminophores.
La gestion de ses déchets nécessite des précautions spécifiques en raison de sa radioactivité persistante.
