1. BREF RAPPEL SUR LA FUSION ET LES CARACTERISTIQUES DES MACHINES EXPERIMENTALES

1.1. QU’EST-CE QUE LA FUSION ?
Selon la célèbre formule e = m c2 (e=énergie, m=masse, c=vitesse de la lumière), les réactions des noyaux de la matière qui peuvent donner lieu à une diminution de la masse des composants libèrent de l’énergie. Il existe deux possibilités : soit par la fission des noyaux d’atomes lourds (uranium, plutonium) utilisée dans les centrales nucléaires actuelles, soit par la fusion des noyaux d’atomes légers (hydrogène H, deutérium D, tritium T, hélium He). Au sein du soleil, ce sont les atomes légers (hydrogène) qui fusionnent en libérant d’énormes quantités d’énergie. Ces réactions sont à l’origine de la chaleur et de la lumière que nous recevons. Sur terre, c’est la réaction de fusion des noyaux de deutérium et de tritium, deux cousins (isotopes) de l’hydrogène, qui est la plus efficace. La figure ci-contre indique que les produits issus de la fusion « pèsent » moins lourds que les produits initiaux : la différence se retrouve dans l’énergie des particules finales, neutron et noyau d’hélium. Le noyau d’hélium est aussi connu sous le nom de particule alpha.

1.2. COMMENT REALISER LA FUSION DANS UN LABORATOIRE OU DANS UN REACTEUR ? LE TOKAMAK
Pour que cette réaction ait lieu, les noyaux de charge positive doivent vaincre la répulsion électrostatique ; c’est possible à très haute température (plusieurs dizaines de millions de degrés) ; les constituants fondamentaux des atomes sont alors dissociés – électrons (négatifs) et noyaux (positifs) - : ils forment un milieu ionisé chaud appelé « plasma » ; c’est le 4è état de la matière après le solide, le liquide et gazeux.
Dans le soleil et les étoiles, ce sont les forces gravitationnelles (pesanteur) qui maintiennent les conditions nécessaires aux réactions de fusion (température et pression). Sur terre, cette force n’est pas suffisante et il faut en utiliser d’autres, par exemple : des