Africa-Press – Burundi. Pouvons-nous estimer dans combien d’années nous maîtriserons la fusion nucléaire? », nous demande Tcheb Créations sur notre page Facebook. C’est notre question de lecteur de la semaine. Pour y répondre, (re)découvrez ci-dessous un extrait de notre article intitulé « Fusion nucléaire, photosynthèse artificielle, biocarburants: énergies de demain ou de jamais?« , issu du magazine Les Dossiers de Sciences et Avenir n°219 intitulé « Quelles énergies pour demain? » et daté octobre/ décembre 2024.
On parle de fusion nucléaire depuis les années 1950
Depuis des décennies, c’est le même refrain. On nous promet un nucléaire plus sûr et sans déchets. Et des solutions existent, du moins dans la littérature scientifique. Alors, pourquoi ne sont-elles pas sur le marché?
En matière de développement technologique, dire « eurêka » ne suffit pas. Entre une idée et son déploiement, le parcours est long, souvent sinueux, toujours incertain. On parle de fusion nucléaire depuis les années 1950. À l’occasion de la première conférence Atoms for Peace, en 1955, le physicien nucléaire indien Homi J. Bhabha l’assurait: « J’ose prédire qu’une méthode sera trouvée pour libérer l’énergie de fusion de manière contrôlée dans les deux prochaines décennies. » Soixante-dix ans plus tard, on n’a toujours pas « mis le soleil en bouteille » de manière industrielle.
Thierry Pussieux, directeur délégué à la coordination du Commissariat à l’énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA) pour le projet Iter instrument expérimental de fusion, explique: « Il a fallu imaginer les technologies capables de créer les conditions de la réaction thermonucléaire et de les maintenir dans la durée. » Tout en consommant moins d’énergie que la réaction n’en produit. Un tel système n’existe pas encore…
Contrairement à la fission nucléaire, qui casse les atomes, il s’agit de fusionner des atomes légers, des variants – ou isotopes – de l’hydrogène (deutérium et tritium) pour former des atomes plus lourds (de l’hélium) et des neutrons, c’est-à-dire de l’énergie. Pour cela, il faut créer un plasma, un état de la matière où les atomes sont très libres et peuvent s’entrechoquer pour fusionner. Il apparaît lorsque la matière est chauffée à 150 millions de degrés Celsius, c’est-à-dire lorsqu’on lui impose une très grande pression. Deux méthodes le permettent: le confinement magnétique – avec des machines appelées « tokamak » ou « stellarator » – et le confinement inertiel – où des lasers produisent des ondes de choc qui compriment la matière par inertie.
Le premier plasma d’Iter ne verra pas le jour avant… 2033
Le premier système de recherche à vocation de production énergétique était européen: Joint European Torus (JET), un réacteur par confinement magnétique installé à Abingdon (Royaume-Uni). En novembre 1991, il a produit la première fusion contrôlée de l’histoire de l’humanité. Elle a duré une seconde. En 1997, JET a battu ses propres records en produisant 22 mégajoules avec une réaction de 5 secondes. Le ratio entre l’énergie injectée pour produire le plasma et l’énergie générée par la réaction thermonucléaire était alors de 0,65 ; bien loin des résultats supérieurs à 1 indispensables à tous les systèmes de production énergétique.
Le meilleur ratio a été enregistré au National Ignition Facility (NIF) de Livermore (Californie), une installation militaire du département de l’Énergie américain. Il utilise le confinement inertiel pour produire la fusion. « Le NIF n’a pas pour vocation première de produire de l’énergie. Il s’inscrit dans le programme de dissuasion nucléaire des États-Unis », précise Thierry Pussieux. Il a généré 1,5 fois plus d’énergie qu’il n’en avait reçue, par deux fois, en décembre 2022 et juillet 2023. Mais la réaction n’a duré que quelques milliardièmes de seconde…
Prochaine étape: Iter. Basée à Cadarache (Bouches-du-Rhône), cette installation de recherche rassemble 35 nations déterminées à construire le premier réacteur capable de produire une fusion pendant plus de 400 secondes, avec un ratio d’efficacité de 10. « C’est le premier du genre ! Et c’est là que réside toute la difficulté. Personne n’a jamais construit une telle machine », insiste Thierry Pussieux. Le chantier, titanesque, connaît des retards, liés au développement technologique, à des pièces défectueuses, à l’assemblage de structures produites indépendamment, car chaque nation contribue au projet en fabriquant certains éléments. « Le génie des procédés, c’est-à-dire la science de la manière dont on rend possibles les choses, est souvent oublié », analyse Claire Le Renard, sociologue à l’École nationale des ponts et chaussées.
Le premier plasma, initialement prévu en 2025, ne verra pas le jour avant 2033. Pour la production d’énergie à plein régime, la nouvelle échéance est 2036. Et les habitants de la région n’en verront pas un électron. « Ce n’est pas un démonstrateur de production énergétique, mais une installation de recherche visant à en prouver la faisabilité », rappelle Thierry Pussieux. Ses données permettront à d’autres de démarrer les premiers démonstrateurs industriels, les « démos ».
« Les promesses avant 2050 ne semblent pas réalistes »
En Chine, on devine sur les images satellite que les fondations du projet Best sont creusées. Au Royaume-Uni, la construction du démo Step est annoncée à West Burton à partir de 2030. Quant au programme européen, il a déjà un nom original !, Demo. Et les nations ne sont pas les seules à s’engager. « De très nombreuses start-up se lancent dans la fusion. Cela accélère les développements, mais les promesses avant 2050 ne semblent pas réalistes », tempère Thierry Pussieux. Suivez son regard vers Commonwealth Fusion System, une entreprise qui a levé plus de 1,5 milliard d’euros auprès de Bill Gates et Google et qui claironne que la construction de son réacteur commercial commencera très prochainement.
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