Ce que la percée de la fusion signifie pour l’énergie propre

Le chemin à parcourir est long pour les efforts commerciaux : voici la suite.

Après plusieurs décennies d’essais, les scientifiques ont franchi une étape importante dans la recherche sur la fusion, en produisant finalement une réaction qui a créé plus d’énergie que celle nécessaire pour la démarrer.

La secrétaire américaine à l'énergie, Jennifer Granholm, a annoncé aujourd'hui que les chercheurs du National Ignition Facility du Lawrence Livermore National Laboratory ont réalisé ce que l'on appelle un gain énergétique net, une victoire symbolique pour la recherche sur la fusion nucléaire.

Cette avancée démontre la viabilité fondamentale de l’énergie de fusion, un objectif poursuivi par les chercheurs depuis les années 1950. Mais l’expérience scientifique a nécessité les lasers les plus puissants du monde et ne constitue pas une voie immédiatement pratique vers l’énergie de fusion. De nombreuses autres avancées scientifiques et techniques seront nécessaires pour transformer la fusion, d’une expérience en laboratoire, en une technologie commerciale susceptible de fournir au réseau une énergie fiable et sans carbone.

Dans les réactions de fusion, que ce soit dans un réacteur ou au cœur d’une étoile, les atomes s’entrechoquent jusqu’à ce qu’ils fusionnent, libérant de l’énergie. Le but de l’énergie de fusion est de tirer plus d’énergie de la réaction que ce qui est mis pour dynamiser et maintenir le combustible en place, et ce, de manière contrôlée. Jusqu’à présent, cela n’a jamais été démontré.

La réaction de fusion au NIF y est parvenue, générant 3,15 mégajoules d'énergie, soit plus que les 2,05 mégajoules fournis par les lasers utilisés dans le réacteur. L'année dernière, la même installation a produit environ 70 % de l'énergie fournie à la réaction par les lasers. Les lasers nécessitent plus d’énergie pour fonctionner que ce qu’ils fournissent au réacteur, mais le simple fait de constater un gain d’énergie net au sein du système constitue une étape importante.

"Cela donne beaucoup de vent dans les voiles de la communauté", déclare Anne White, responsable de la science et de l'ingénierie nucléaires au MIT. Mais, ajoute-t-elle, cela ne signifie pas que nous verrons de l’énergie de fusion sur le réseau demain : « Ce n’est pas réaliste ».

Le laboratoire utilise le laser le plus grand et le plus puissant au monde dans une approche de fusion appelée confinement inertiel. La technique repose sur des lasers qui se déclenchent pendant quelques milliardièmes de seconde pour générer des rayons X qui compriment et chauffent une minuscule capsule de carburant de la taille d’un grain de poivre. Finalement, le carburant, composé de types lourds d'hydrogène appelés deutérium et tritium, devient suffisamment chaud et dense pour former un plasma, et les noyaux d'hydrogène commencent à s'entrechoquer, fusionnant et libérant de l'énergie.

Bien que le confinement inertiel soit le premier système de fusion à produire un gain d’énergie net, ce n’est pas la voie la plus probable pour d’éventuels efforts commerciaux de fusion. De nombreux scientifiques spécialisés dans la fusion pensent que le confinement magnétique, en particulier un réacteur en forme de beignet appelé tokamak, est une meilleure option. Au lieu des lasers, les tokamaks et autres réacteurs utilisant le confinement magnétique s'appuient sur des aimants pour maintenir le combustible en place et atteindre les conditions intenses requises pour la fusion en utilisant le courant électrique et les ondes radio.

Parce que leurs approches techniques sont si différentes, le gain net constaté dans l’expérience de confinement inertiel ne se traduit pas par d’autres approches de l’énergie de fusion, comme les tokamaks. Bien que les deux approches visent à créer un plasma suffisamment chaud pour alimenter la fusion, la physique et l'ingénierie nécessaires pour y parvenir diffèrent entre les différents concepts, explique White.

La fusion promet de générer une énergie bon marché, sans carbone, toujours active, sans fusion et avec peu de déchets radioactifs.

Certaines startups bien financées, comme Commonwealth Fusion, poursuivent des projets de confinement magnétique, tandis qu'Helion Energy et d'autres travaillent sur des systèmes de confinement magnéto-inertiel hybrides et certaines, comme TAE Technologies, ciblent encore d'autres approches. Et, souligne White, tous prétendent qu'ils finiront par réaliser un gain net, car c'est la première étape vers un système énergétique viable utilisant la fusion.

Pourtant, réaliser un gain net constitue une aubaine importante pour un domaine qui recherche des résultats depuis des décennies.

« Ce moment est grand », déclare Michl Binderbauer, PDG de TAE Technologies. Même si l’ingénierie des différentes approches de fusion sera différente, il considère ce moment comme la preuve que la puissance de fusion, à son niveau le plus élémentaire, peut fonctionner.