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1. Le mercredi 12 septembre 2007, 19:22 par un lecteur

Interview de Pierre-Gilles de Gennes sur les énergies du futur, l'éducation et la recherche

Fin 2006 nous vous proposions de poser toutes vos questions à notre parrain, Pierre-Gilles de Gennes. Ses retours sur certaines d'entre elles étaient en attente, mais suite à la disparition soudaine de ce grand personnage de la science, nous avons souhaité malgré tout publier ses réponses, qui sont autant d'éclairages pour l'avenir. Vous pourrez découvrir demain une rétrospective en vidéos sur son Prix Nobel.

A - Sur les énergies du futur

Fusion contrôlée - Je ne crois plus (hélas) à l’avenir de la fusion contrôlée :

  Voilà 50 ans qu’on l’annonce comme proche du succès (alors que le premier réacteur nucléaire a été monté par Fermi en 2 ans) ;

  Avec ITER on veut construire une machine 10 fois plus grande avant d’avoir totalement compris les instabilités des machines actuelles ;

  Un réacteur de fusion (si on y arrive) serait la superposition de Super Phenix (neutrons rapides) et de La Hague (recyclage des combustibles pour le fonctionnement futur : trop actifs pour être transportés par route ou rail). Nous avons réussi un Superphenix. Mais il est impensable d’installer de nombreux réacteurs aussi compliqués (dans le tiers-monde et même chez nous).

Avenir énergétique - D’accord avec Gilles sur certaines faiblesses de notre avenir énergétique : éoliennes coûteuses et intermittentes, biocarburants ne pouvant couvrir qu’une faible fraction des besoins. Nous aurons nécessairement une hausse violente des produits pétroliers et une montée en flèche du nucléaire, seule ressource disponible (et d’ailleurs assez efficace, malgré la propagande écologiste).

Réchauffement climatique - Il y a un réchauffement climatique, dû sans doute en partie à l’industrie, et en partie à des effets naturels (le retrait des glaciers a commencé il y a 100 ans). Limiter l’émission de CO₂ est nécessaire. La seule solution actuellement visible est le nucléaire. Ce que dit Charpak sur le nucléaire est bien documenté.

Fusion froide - Je suis totalement sceptique sur l’utilisation de la fusion froide, sur la captation de l’énergie du vide, etc. En ce qui concerne l’injection d’eau dans les moteurs à combustion interne je ne suis pas compétent, mais si c’était vraiment efficace, de nombreux constructeurs se seraient rués dessus. La recherche française est honorable, surtout par l’action des agences (CNRS, INSERM). Les universités ne sont pas brillantes (auto-recrutement plutôt que prospection des talents). Mais les USA, l’Allemagne, etc, n’ont pas fait non plus de grands progrès énergétiques. Dans le monde entier on peine à trouver des sources d’énergie nouvelles, et réalistes (robustes, pas polluantes, pas trop coûteuses)

B - Sur l'éducation

Ecoles, collèges, lycées - Le système des pays latins (France, Italie, Espagne) est très basé sur la théorie : principes -> théorèmes -> exercices (et seulement en fin de parcours, éventuellement, -> applications). On peut améliorer de diverses façons :

  A l’école primaire : le système « Main à la pâte » est maintenant bien implanté (et entre un peu dans les collèges) ;

  Visite de musées scientifiques à vocation concrète (Palais de la Découverte, Exploradôme, et aussi Espace des Sciences) ;

  En classe de collège et lycée : ballades géologiques, botaniques, zoologiques. Exemple (réalisable en famille) : entraîner les enfants à trouver un insecte ou une araignée, le prendre sans l’abimer, le fixer par une goutte de paraffine, l’observer avec une loupe fine, l’ouvrir avec 2 épingles, et dessiner tout ce qu’on voit.

Formation des ingénieurs - Actuellement la recherche industrielle la plus féconde se fait dans de petites « start up » où la vie est passionnante mais dure. Il faut construire de nouvelle filières éducatives pour ces carrières (nous avons commencé à l’Ecole de Physique et Chimie sur le biomédical).

Recyclage des adultes - Se fait un peu dans les Universités du 3ème âge, mais de façon superficielle (pas de contrôles, pas de TP). Je pense qu’il y a une difficulté de fond : par exemple dans mon secteur (physique) il y  a certaines bases qu’on apprend bien à 18-20 ans, mais difficilement après (comme pour un bon violoncelliste, qui doît avoir maîtrisé ses gammes à 12-13 ans).

Itinéraire personnel 

       N’a jamais été à l’école avant la classe de 5ème (temps de guerre) mais formé en lettres par sa mère ;

       A eu ensuite de remarquables profs en lettres et sciences jusqu’à la terminale ;

       A suivi sur deux ans une classe préparatoire inhabituelle (NSE : Normale sciences expérimentales) aujourd’hui disparue mais excellente (Physique, Chimie, Biologie, Maths) ;

       A fait un stage expérimental au Laboratoire de Biologie Marine de Banyuls ;

       A vécu à l’ENS 4 ans avec pour profs Rocard, Aigrain, Kastler.

C - Sur la Recherche

Moyens - Dans mon secteur, je suis convaincu que nous avons besoin d’une recherche artisanale en petites équipes. Le problème des moyens n’est pas le plus brûlant. Nous dépensons trop d’argent sur des gros projets soutenus par des groupes de pression (ITER, SOLEIL…) et pas assez sur les postes pour jeunes chercheurs. (Mais attention, ces jeunes doivent être recrutés par les agences, pas par l’université). 

Militaire -  Les crédits militaires (US ou autres) sont efficaces pour développer une technique. Ils sont rarement à la base d’une découverte fondamentale.

Réflexions - La révolution du 21ème siècle viendra par la recherche sur le cerveau. C’est un domaine que j’aborde depuis 3 ans, mais je ne suis qu’un étudiant.

Recherche - Il a eu une propagande bien intentionnée de groupes comme « Sauvons la Recherche » qui décrit la recherche française comme un peu pourrie : ceci a parfois des conséquences néfastes (en décourageant certains lycéens ou certains post-docs).

2. Le mercredi 12 septembre 2007, 19:24 par une lectrice

Fusion contrôlée : après ITER voilà HiPER !

Par Laurent Sacco, Futura-Sciences

Le programme ITER pour la maîtrise de la fusion contrôlée repose sur le principe de la fusion par confinement, c’est normalement la voie la plus prometteuse, mais comme les besoins énergétiques de la planète sont de plus en plus pressants pour les dizaines d’années à venir, il est sans doute bon de ne pas négliger toutes les approches possibles. L’Union Européenne vient donc d’approuver un plan de financement britannique de 500 millions de livres sterling (près de 740 millions d'euros) pour un programme de recherche consacré à la fusion nucléaire mais suivant la voie dite de la fusion inertielle par laser.

Une des causes de conflit majeur potentiel du XXI^ième siècle est sans aucun doute celle de la raréfaction des resources énergétiques. Pour éviter cela, l’humanité s’est lancée dans la course pour maîtriser la fusion thermonucléaire, celle qui fait briller les étoiles. Si l’on arrivait à reproduire de façon stable les réactions de fusion du deutérium avec le tritium, deux isotopes de l’hydrogène, nous disposerions d’une énergie presque propre et virtuellement inépuisable.

Avec ITER, l’idée est de maintenir à très haute température un plasma de basse densité pendant un temps relativement long, de l'ordre de la seconde. On doit mobiliser pour cela des champs magnétiques intenses à l’intérieur d’une cavité torique : c’est la fusion par confinement. On sait allumer la réaction de fusion mais le plasma piégé dans ces champs magnétiques est très instable et les conditions nécessaires à la fusion ne peuvent être maintenues suffisamment longtemps pour que la réaction s’auto-entretienne et produise plus d’énergie qu’elle n’en consomme.

Le projet HiPER, pour High Power laser Energy Research, veut quant à lui renouer avec l’axe de recherches des années 1970 pendant lesquelles les premiers travaux vraiment importants sur la fusion par laser ont été conduits. Aujourd’hui encore, des installations militaires existent, aux Etats-Unis avec le NIF (National Ignition Facility) du Lawrence Livermore National Laboratory, et en France avec le LMJ (Laser Mégajoule) de Bordeaux, dédiées à la simulation des armes nucléaires et qui explorent la physique des lasers adéquats pour réaliser ce qu’on appelle la fusion inertielle.

Avec celle-ci, il faut produire un  plasma avec une très haute densité (supérieure d'un facteur 10⁹ à celui de la fusion par confinement) et le temps de réaction est extrêmement court (de l'ordre du milliardième de seconde). Pour atteindre ces conditions l’Europe veut donc construire le plus puissant laser du monde en espérant grâce à lui faire de la fusion nucléaire une réalité d'ici deux décennies. La localisation du centre de recherche qui abritera ce laser est encore incertaine mais le Royaume-Uni est actuellement le candidat favori.

Le principe de la fusion inertielle

Dans les grandes lignes, le mécanisme mis en jeu pour la fusion inertielle est le suivant.

On enferme dans une toute petite bille de quelques millimètres de diamètre un mélange de tritium (T) et de deutérium (D) et on soumet celle-ci aux feux croisés de plusieurs impulsions laser longues et très énergétiques afin d’exercer une pression uniforme sur toute la surface de la bille. Par ailleurs, la température élevée atteinte vaporise le matériel qui en s’échappant dans toutes les directions de la bille ajoute une pression isotrope supplémentaire.
Le résultat est l'obtention d'une densité de 300 gr/cm³ et une température 100 millions de degrés Celsius. La réaction de fusion, ou encore d’ignition, peut alors s’enclencher et tout le problème est d’obtenir plus d’énergie par ce moyen que n’en consomme l’allumage de la réaction de fusion.

9 pays : le Royaume-Uni, la France, l’Espagne, l’Allemagne, l’Italie, le Portugal, la Grèce, la Pologne et la République tchèque se sont lancés dans l’aventure qui devrait débuter fin 2007 ou début 2008 par une phase d’études préparatoires. Si celle-ci est concluante, la construction du laser pourrait débuter entre 2012 et 2015. Un « petit détail » quand même, le deutérium est relativement abondant dans l’eau de Mer, ce n’est pas le cas du tritium qui est de plus radio-actif et instable. On doit donc le produire en grandes quantités, par exemple en bombardant du lithium avec des neutrons dans des centrales nucléaires.

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