TEDGlobal 2009
Steven Cowley: Fusion is energy's future
Steven Cowley : la fusion est le futur de l'énergie.
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Le physicien Steven Cowley est certain que la fusion nucléaire est la seule solution véritablement durable contre la crise des carburants. Il explique pourquoi la fusion fonctionnera et donne les détails du projet auquel lui et de nombreux autres ont dévoué leur vie, travaillant contre la montre pour développer une nouvelle source d'énergie.
Steven Cowley - Physicist
Steven Cowley directs the UK's leading fusion research center. Soon he'll helm new experiments that may make cheap fusion energy real on a commercial scale. Full bio
Steven Cowley directs the UK's leading fusion research center. Soon he'll helm new experiments that may make cheap fusion energy real on a commercial scale. Full bio
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The key question is, "When are we going to get fusion?"
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La question principale est "Quand aurons-nous la fusion ?"
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It's really been a long time since we've known about fusion.
1
5000
3000
Il s'est écoulé un long moment depuis la découverte de la fusion.
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We've known about fusion since 1920,
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8000
2000
Elle a été découverte en 1920,
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when Sir Arthur Stanley Eddington
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2000
lorsque Sir Arthur Stanley Eddington
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and the British Association for the Advancement of Science
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3000
et la British Association for the Advancement of Science
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conjectured that that's why the sun shines.
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15000
3000
ont déduit que ça doit être la raison pour laquelle le soleil brille.
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I've always been very worried about resource.
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18000
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Je me suis toujours fait du souci à propos des ressources.
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I don't know about you, but
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21000
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Je ne sais pas si vous aussi mais
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when my mother gave me food,
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quand ma mère me donnait à manger,
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I always sorted the ones I disliked
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25000
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je séparais toujours les choses que je n'aimais pas
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from the ones I liked.
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de celles que j'aimais.
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And I ate the disliked ones first,
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Je mangeais celles que je n'aimais pas en premier
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because the ones you like, you want to save.
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4000
parce que celles que vous aimez, vous voulez les garder.
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And as a child you're always worried about resource.
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36000
3000
En tant qu'enfant, vous vous faites toujours du souci pour les ressources.
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And once it was sort of explained to me
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Après qu'on m'eut expliqué
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how fast we were using up the world's resources,
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à quelle vitesse on gaspillait les ressources mondiales,
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I got very upset,
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46000
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j'ai été vraiment contrarié,
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about as upset as I did when I realized
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à peu près aussi contrarié que lorsque j'ai réalisé
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that the Earth will only last about five billion years
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50000
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que la Terre n'allait vivre que 5 milliards d'années
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before it's swallowed by the sun.
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52000
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avant de se faire avaler par le soleil.
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Big events in my life,
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55000
3000
Des grands moments de ma vie.
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a strange child.
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58000
2000
Un drôle de gosse.
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(Laughter)
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60000
1000
(Rires)
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Energy, at the moment, is dominated by resource.
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61000
3000
L'énergie, en ce moment, est dominée par les ressources.
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The countries that make a lot of money out of energy
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3000
Les pays qui gagnent beaucoup d'argent à partir de l'énergie
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have something underneath them.
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67000
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ont quelque chose dans leur sous-sol.
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Coal-powered industrial revolution in this country --
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70000
4000
La révolution industrielle de ce pays, basée sur le charbon,
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oil, gas, sorry.
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74000
4000
le pétrole, le gaz. Pardon !
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(Laughter)
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3000
(Rires)
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Gas, I'm probably the only person
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2000
Le gaz. Je suis probablement la seule personne
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who really enjoys it when Mister Putin
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qui se réjouit réellement lorsque Monsieur Poutine
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turns off the gas tap, because my budget goes up.
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85000
3000
ferme l'arrivée du gaz car mon budget augmente.
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We're really dominated now
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88000
5000
Nous sommes actuellement réellement dominés
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by those things that we're using up faster and faster and faster.
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93000
5000
par ces choses que l'on consume de plus en plus vite.
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And as we try to lift billions of people out of poverty
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98000
3000
Alors qu'on essaie de sortir des milliards de gens de la pauvreté
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in the Third World, in the developing world,
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101000
4000
dans le tiers monde, dans le monde en voie d'industrialisation,
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we're using energy faster and faster.
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105000
2000
nous consommons de plus en plus d'énergie.
02:02
And those resources are going away.
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107000
2000
Ces ressources s'amenuisent.
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And the way we'll make energy in the future
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109000
2000
La manière dont nous produirons de l'énergie dans le futur,
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is not from resource,
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111000
3000
ce ne sera pas à partir de ressources
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it's really from knowledge.
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114000
2000
mais à partir de connaissances.
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If you look 50 years into the future,
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116000
3000
Dans 50 ans,
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the way we probably will be making energy
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119000
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nous produirons probablement de l'énergie
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is probably one of these three,
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121000
3000
à partir de l'un de ces trois éléments,
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with some wind, with some other things,
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124000
2000
avec un peu de vent, avec quelques autres choses,
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but these are going to be the base load energy drivers.
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126000
3000
mais ceux-là deviendront les producteurs de base de l'énergie.
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Solar can do it, and we certainly have to develop solar.
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129000
5000
Le solaire peut le faire et nous devons très probablement développer le solaire
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But we have a lot of knowledge to gain before we can make solar
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134000
3000
mais on doit encore acquérir de nombreuses connaissances avant que le solaire
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the base load energy supply for the world.
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ne devienne le fournisseur principal d'énergie.
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Fission.
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141000
3000
La fission.
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Our government is going to put in six new nuclear power stations.
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4000
Notre gouvernement s'apprête à construire six nouvelles centrales nucléaires.
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They're going to put in six new nuclear power stations,
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2000
Ils vont construire six nouvelles centrales nucléaires,
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and probably more after that.
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150000
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et probablement encore plus après ça.
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China is building nuclear power stations. Everybody is.
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152000
2000
La Chine construit de nouvelles centrales. Tout le monde en construit
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Because they know that that is one sure way
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154000
3000
car ils savent que c'est un moyen sûr
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to do carbon-free energy.
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157000
4000
de produire de l'énergie sans émissions de carbone.
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But if you wanted to know what the perfect energy source is,
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161000
3000
Si vous vouliez savoir quelle est la source d'énergie parfaite,
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the perfect energy source is one
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164000
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c'en est une
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that doesn't take up much space,
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3000
qui ne prend pas beaucoup de place,
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has a virtually inexhaustible supply,
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169000
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qui a des réserves virtuellement inépuisables,
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is safe, doesn't put any carbon into the atmosphere,
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172000
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qui est sûre, qui ne rejette pas de carbone dans l'atmosphère
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doesn't leave any long-lived radioactive waste:
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et qui ne produit pas de déchets radioactifs,
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it's fusion.
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180000
2000
c'est la fusion.
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But there is a catch. Of course there is always a catch in these cases.
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182000
2000
Mais il y a un piège. Il y a bien sûr toujours un piège dans ces cas-là.
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Fusion is very hard to do.
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184000
3000
La fusion est très difficile à réaliser.
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We've been trying for 50 years.
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187000
3000
ça fait 50 ans qu'on essaie.
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Okay. What is fusion? Here comes the nuclear physics.
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190000
3000
Bien. Qu'est-ce que la fusion ? On va faire de la physique nucléaire.
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And sorry about that, but this is what turns me on.
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193000
3000
Désolé mais c'est ça qui m'excite.
03:31
(Laughter)
68
196000
2000
(Rires)
03:33
I was a strange child.
69
198000
4000
J'étais un drôle de gosse.
03:37
Nuclear energy comes for a simple reason.
70
202000
4000
L'énergie nucléaire existe pour une bonne raison.
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The most stable nucleus is iron, right in the middle of the periodic table.
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206000
4000
Le noyau le plus stable est le fer, en plein milieu du tableau périodique.
03:45
It's a medium-sized nucleus.
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210000
2000
C'est un noyau de taille moyenne.
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And you want to go towards iron if you want to get energy.
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212000
4000
Vous voulez aller vers le fer quand vous voulez de l'énergie.
03:51
So, uranium, which is very big, wants to split.
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216000
3000
Donc l'uranium, qui est très gros, veut se scinder
03:54
But small atoms want to join together,
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219000
3000
mais les petit atomes veulent s'associer,
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small nuclei want to join together
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222000
2000
les petits noyaux veulent s'associer
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to make bigger ones to go towards iron.
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224000
2000
pour en faire des plus gros et tendre vers le fer.
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And you can get energy out this way.
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226000
2000
Vous pouvez obtenir de l'énergie de cette manière.
04:03
And indeed that's exactly what stars do.
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228000
2000
C'est en fait exactement ce que font les étoiles.
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In the middle of stars, you're joining hydrogen together to make helium
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230000
4000
Au centre des étoiles, les atomes d'hydrogène s'associent pour donner de l'hélium
04:09
and then helium together to make carbon,
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234000
2000
et les atomes d'hélium forment du carbone
04:11
to make oxygen, all the things that you're made of
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236000
2000
qui forment de l'oxygène. Tout ce qui vous constitue
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are made in the middle of stars.
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238000
3000
est produit au centre des étoiles.
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But it's a hard process to do
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241000
2000
C'est un procédé compliqué
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because, as you know, the middle of a star is quite hot,
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243000
3000
car, comme vous le savez, le centre des étoiles est plutôt chaud,
04:21
almost by definition.
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246000
4000
presque par définition.
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And there is one reaction
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250000
3000
Il y a une réaction,
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that's probably the easiest fusion reaction to do.
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253000
5000
probablement la plus simple des réactions de fusion.
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It's between two isotopes of hydrogen, two kinds of hydrogen:
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258000
4000
C'est entre deux isotopes de l'hydrogène, deux types d'hydrogène :
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deuterium, which is heavy hydrogen,
90
262000
3000
le deutérium, qui est de l'hydrogène lourd
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which you can get from seawater,
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265000
2000
et qui peut être obtenu à partir d'eau de mer,
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and tritium which is super-heavy hydrogen.
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267000
4000
et le tritium, qui est de l'hydrogène super-lourd.
04:46
These two nuclei, when they're far apart, are charged.
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271000
4000
Ces deux noyaux, lorsqu'ils sont éloignés l'un de l'autre, sont chargés.
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And you push them together and they repel.
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275000
3000
Si vous les approchez l'un de l'autre, ils se repoussent.
04:53
But when you get them close enough,
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278000
2000
Quand vous les rapprochez suffisamment,
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something called the strong force starts to act
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280000
2000
l'interaction dite forte commence à agir
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and pulls them together.
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282000
2000
et les attire l'un vers l'autre.
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So, most of the time they repel.
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284000
2000
Donc la plupart du temps, ils se repoussent
05:01
You get them closer and closer and closer and then at some point
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286000
2000
mais si vous les rapprochez de plus en plus,
05:03
the strong force grips them together.
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288000
3000
l'interaction forte finit par les faire fusionner.
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For a moment they become helium 5,
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291000
2000
Pendant un instant, ils deviennent l'hélium 5
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because they've got five particles inside them.
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293000
2000
car ils ont 5 particules en eux.
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So, that's that process there. Deuterium and tritium goes together
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295000
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C'est le procédé de la fusion. Deutérium et tritium s'assemblent
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makes helium 5.
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297000
2000
pour former l'hélium 5.
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Helium splits out, and a neutron comes out
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299000
3000
L'hélium se scinde et un neutron est éjecté
05:17
and lots of energy comes out.
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302000
2000
ainsi qu'une grande quantité d'énergie.
05:19
If you can get something to about 150 million degrees,
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304000
3000
Si vous pouvez amener quelque chose à 150 millions de degrés,
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things will be rattling around so fast
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307000
2000
les atomes se déplaceront si rapidement
05:24
that every time they collide in just the right configuration,
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309000
4000
qu'à chaque collision dans la bonne configuration
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this will happen, and it will release energy.
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313000
2000
ceci aura lieu et de l'énergie sera dégagée.
05:30
And that energy is what powers fusion.
111
315000
4000
Cette énergie est ce qui alimente la fusion.
05:34
And it's this reaction that we want to do.
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319000
3000
C'est cette réaction que l'on veut réaliser.
05:37
There is one trickiness about this reaction.
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322000
3000
Il y a une astuce dans cette réaction.
05:40
Well, there is a trickiness that you have to make it 150 million degrees,
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325000
3000
Bon, il faut bien sûr atteindre 150 millions de degrés,
05:43
but there is a trickiness about the reaction yet.
115
328000
3000
mais il y a encore une autre astuce avec la réaction...
05:46
It's pretty hot.
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331000
2000
Oui, c'est assez chaud.
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The trickiness about the reaction is that
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333000
2000
L'astuce de la réaction est que
05:50
tritium doesn't exist in nature.
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335000
2000
le tritium n'existe pas dans la nature.
05:52
You have to make it from something else.
119
337000
2000
Vous devez le produire à partir de quelque chose d'autre.
05:54
And you make if from lithium. That reaction at the bottom,
120
339000
3000
Vous devez le produire à partir de lithium. C'est la réaction d'en bas :
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that's lithium 6, plus a neutron,
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342000
4000
lithium 6 plus neutron donnent
06:01
will give you more helium, plus tritium.
122
346000
2000
de nouveau de l'hélium plus du tritium.
06:03
And that's the way you make your tritium.
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348000
2000
C'est la manière de produire du tritium.
06:05
But fortunately, if you can do this fusion reaction,
124
350000
3000
Heureusement, si vous pouvez réaliser la fusion,
06:08
you've got a neutron, so you can make that happen.
125
353000
4000
vous obtenez un neutron et vous pouvez réaliser cette réaction.
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Now, why the hell would we bother to do this?
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357000
3000
Pourquoi s'embêter à faire ça ?
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This is basically why we would bother to do it.
127
360000
3000
Voilà tout simplement pourquoi on devrait s'embêter à faire ça.
06:18
If you just plot how much fuel
128
363000
4000
Représentez-vous combien de carburant
06:22
we've got left, in units of
129
367000
2000
il nous reste en unités
06:24
present world consumption.
130
369000
2000
de consommation actuelle.
06:26
And as you go across there you see
131
371000
3000
En vous baladant dans ces données, vous voyez quelques dizaines
06:29
a few tens of years of oil -- the blue line, by the way,
132
374000
2000
d'années de pétrole... La ligne bleue
06:31
is the lowest estimate of existing resources.
133
376000
3000
est la plus faible estimation des ressources existantes
06:34
And the yellow line is the most optimistic estimate.
134
379000
4000
et la ligne jaune est l'estimation la plus optimiste.
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And as you go across there you will see
135
383000
2000
En analysant ces données, vous verrez qu'il nous
06:40
that we've got a few tens of years, and perhaps 100 years
136
385000
2000
reste quelques dizaines d'années,
06:42
of fossil fuels left.
137
387000
3000
peut-être 100 ans, d'énergies fossiles.
06:45
And god knows we don't really want to burn all of it,
138
390000
2000
Dieu sait qu'on ne veut pas les brûler entièrement
06:47
because it will make an awful lot of carbon in the air.
139
392000
2000
parce que ça va faire des quantités abominables de carbone dans l'air.
06:49
And then we get to uranium.
140
394000
3000
Ensuite, on se tourne vers l'uranium.
06:52
And with current reactor technology
141
397000
2000
Avec la technologie actuelle,
06:54
we really don't have very much uranium.
142
399000
3000
on n'a vraiment pas beaucoup d'uranium.
06:57
And we will have to extract uranium from sea water,
143
402000
2000
Il nous faudra extraire l'uranium de l'eau de mer
06:59
which is the yellow line,
144
404000
2000
- c'est la ligne jaune -
07:01
to make conventional nuclear power stations
145
406000
3000
pour que les centrales nucléaires traditionnelles
07:04
actually do very much for us.
146
409000
2000
nous soient réellement utiles.
07:06
This is a bit shocking, because in fact our government
147
411000
2000
C'est un peu choquant étant donné que le gouvernement
07:08
is relying on that for us to meet Kyoto,
148
413000
3000
mise là-dessus pour être conforme à Kyoto
07:11
and do all those kind of things.
149
416000
2000
et pour toutes ces choses.
07:13
To go any further you would have to have breeder technology.
150
418000
2000
Pour continuer, il faudrait avoir une technologie plus féconde.
07:15
And breeder technology is fast breeders. And that's pretty dangerous.
151
420000
4000
Une technologie plus féconde signifie une reproduction rapide. C'est assez dangereux.
07:19
The big thing, on the right,
152
424000
2000
La grande barre, à droite,
07:21
is the lithium we have in the world.
153
426000
2000
est la quantité de lithium qu'il y a dans le monde.
07:23
And lithium is in sea water. That's the yellow line.
154
428000
3000
Le lithium se trouve dans l'eau de mer. C'est la ligne jaune.
07:26
And we have 30 million years worth of fusion fuel in sea water.
155
431000
4000
L'eau de mer nous offre du carburant pour 30 millions d'années de fusion.
07:30
Everybody can get it. That's why we want to do fusion.
156
435000
3000
Tout le monde peut en avoir. C'est pour ça qu'on veut réaliser la fusion.
07:33
Is it cost-competitive?
157
438000
3000
Est-ce que c'est économiquement compétitif ?
07:36
We make estimates of what we think it would cost
158
441000
2000
On a réalisé des estimations des coûts
07:38
to actually make a fusion power plant.
159
443000
2000
de production d'une centrale électrique à fusion.
07:40
And we get within about the same price
160
445000
3000
On obtient des prix de l'ordre de celui
07:43
as current electricity.
161
448000
2000
de l'électricité actuelle.
07:45
So, how would we make it?
162
450000
2000
Alors, comment ça marche ?
07:47
We have to hold something at 150 million degrees.
163
452000
3000
Il faut maintenir quelque chose à 150 millions de degrés.
07:50
And, in fact, we've done this.
164
455000
3000
On a déjà réussi à le faire.
07:53
We hold it with a magnetic field.
165
458000
2000
On le maintient à l'aide d'un champ magnétique.
07:55
And inside it, right in the middle of this toroidal shape, doughnut shape,
166
460000
5000
A l'intérieur, au centre de cet objet toroïdal, en forme de doughnut,
08:00
right in the middle is 150 million degrees.
167
465000
2000
le centre se trouve à 150 millions de degrés.
08:02
It boils away in the middle at 150 million degrees.
168
467000
4000
Le centre bout à 150 millions de degrés.
08:06
And in fact we can make fusion happen.
169
471000
2000
On peut en fait réaliser la fusion.
08:08
And just down the road, this is JET.
170
473000
2000
Au final, il y a JET.
08:10
It's the only machine in the world that's actually done fusion.
171
475000
2000
C'est la seule machine qui ait véritablement pratiqué la fusion.
08:12
When people say fusion is 30 years away, and always will be,
172
477000
3000
Quand les gens disent qu'on est à 30 ans de la fusion et qu'on le sera toujours,
08:15
I say, "Yeah, but we've actually done it." Right?
173
480000
3000
je dis "oui, mais on l'a en fait déjà faite", pas vrai ?
08:18
We can do fusion. In the center of this device
174
483000
2000
On peut réaliser la fusion. Avec cet appareil,
08:20
we made 16 megawatts of fusion power in 1997.
175
485000
3000
on a produit 16 mégawatts d'énergie à partir de la fusion en 1997.
08:23
And in 2013 we're going to fire it up again
176
488000
3000
En 2013, on va repousser ces limites
08:26
and break all those records.
177
491000
2000
et battre tous les records
08:28
But that's not really fusion power. That's just making some fusion happen.
178
493000
3000
mais ce n'est pas la réelle puissance de la fusion. C'est juste faire un peu de fusion.
08:31
We've got to take that, we've got to make that into a fusion reactor.
179
496000
3000
Il faut faire ça dans un réacteur à fusion
08:34
Because we want 30 million years worth of fusion power for the Earth.
180
499000
5000
parce qu'on veut produire de l'énergie de fusion pour la planète pour les 30 prochains millions d'années.
08:39
This is the device we're building now.
181
504000
2000
Voilà le dispositif qu'on est en train de monter.
08:41
It gets very expensive to do this research.
182
506000
2000
Cette recherche devient vraiment coûteuse.
08:43
It turns out you can't do fusion on a table top
183
508000
2000
Il se trouve qu'on ne peut pas réaliser la fusion sur une table,
08:45
despite all that cold fusion nonsense. Right?
184
510000
3000
malgré toutes ces histoires insensées de fusion froide, pas vrai ?
08:48
You can't. You have to do it in a very big device.
185
513000
3000
C'est impossible. Vous devez la réaliser dans un gros appareil.
08:51
More than half the world's population is involved in building this device
186
516000
3000
Plus de la moitié de la population mondiale est impliquée dans la fabrication de cet appareil
08:54
in southern France, which is a nice place to put an experiment.
187
519000
3000
dans le sud de la France. C'est un endroit sympa pour réaliser une expérience.
08:57
Seven nations are involved in building this.
188
522000
4000
Sept nations sont impliquées dans cette production.
09:01
It's going to cost us 10 billion. And we'll produce half a gigawatt of fusion power.
189
526000
4000
Ca va nous coûter 10 milliards de dollars. On produira un demi gigawatt de puissance de fusion
09:05
But that's not electricity yet.
190
530000
3000
mais ça ne sera toujours pas de l'électricité.
09:08
We have to get to this.
191
533000
2000
On doit passer à ça.
09:10
We have to get to a power plant.
192
535000
2000
Il nous faut une centrale électrique.
09:12
We have to start putting electricity on the grid
193
537000
2000
On doit intégrer aux réseaux électriques
09:14
in this very complex technology.
194
539000
2000
cette technologie très complexe.
09:16
And I'd really like it to happen a lot faster than it is.
195
541000
3000
J'aimerais beaucoup que tout ça aille plus vite
09:19
But at the moment, all we can imagine is sometime in the 2030s.
196
544000
5000
mais, pour l'instant, tout ce qu'on peut espérer se situe quelque part dans les années 2030.
09:24
I wish this were different. We really need it now.
197
549000
2000
J'aimerais que ça soit différent. On en a vraiment besoin.
09:26
We're going to have a problem with power
198
551000
2000
On va faire face dans ce pays
09:28
in the next five years in this country.
199
553000
2000
à un problème énergétique dans les 5 ans à venir.
09:30
So 2030 looks like an infinity away.
200
555000
4000
2030 apparaît donc comme une éternité
09:34
But we can't abandon it now; we have to push forward,
201
559000
2000
mais on ne peut pas l'abandonner maintenant. Il faut avancer,
09:36
get fusion to happen.
202
561000
2000
rendre la fusion possible.
09:38
I wish we had more money, I wish we had more resources.
203
563000
2000
J'aimerais qu'on ait les fonds pour. J'aimerais qu'on dispose de plus de ressources.
09:40
But this is what we're aiming at,
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565000
2000
C'est ce qu'on vise,
09:42
sometime in the 2030s --
205
567000
2000
quelque part dans les années 2030 :
09:44
real electric power from fusion. Thank you very much.
206
569000
2000
de l'électricité à partir de la fusion. Merci beaucoup.
09:46
(Applause)
207
571000
3000
(Applaudissements)
ABOUT THE SPEAKER
Steven Cowley - PhysicistSteven Cowley directs the UK's leading fusion research center. Soon he'll helm new experiments that may make cheap fusion energy real on a commercial scale.
Why you should listen
The promise of fusion seems to have inspired more science-fiction novels than it has real developments in renewable energy, but Steven Cowley has begun to upset that balance. As director of the Culham Fusion Science Center, he's collaborating with the UK Atomic Energy Authority and researchers on the France-based ITER fusion device on projects that may lead to cheap, nearly limitless carbon-free energy.
Fusion (the process by which lightweight atoms under pressure are fused to form heavier atoms, releasing energy) has long been the Holy Grail of renewable energy, but at the moment it only occurs in the cores of stars. Yet Cowley isn't too shy to proclaim that harnessing its power on an Earthly scale is now inevitable. At UCLA, he made observations on some of the most violent phenomena in the local universe -- solar flares, storms in the Earth's magnetosphere -- and now his research is coming directly into play as he plans devices that, theoretically, would contain 100-million-degree gas using powerful magnetic fields.
Steven Cowley | Speaker | TED.com