Les scientifiques ont confirmé qu’une percée majeure a été faite qui pourrait ouvrir la voie à une énergie propre abondante à l’avenir après plus d’un demi-siècle de recherche sur la fusion nucléaire.
Des chercheurs du US National Ignition Facility en Californie ont déclaré que les expériences de fusion avaient libéré plus d’énergie que ce qui avait été pompé par les énormes lasers à haute puissance du laboratoire, une réalisation historique connue sous le nom d’allumage ou de gain d’énergie.
La technologie est loin d’être prête à se transformer en centrales électriques viables – et n’est pas sur le point de résoudre la crise climatique – mais les scientifiques ont salué cette percée comme la preuve que la puissance des étoiles peut être exploitée sur Terre.
Le Dr Arati Prabhakar, directeur des politiques au Bureau de la science et de la technologie de la Maison Blanche, a déclaré: «La semaine dernière… ils ont tiré un tas de lasers sur une pastille de carburant et plus d’énergie a été libérée de cet allumage par fusion que l’énergie des lasers allant C’est un exemple formidable de ce que la persévérance peut vraiment accomplir.
L’énergie de fusion ouvre la perspective d’une énergie propre abondante : les réactions ne libèrent ni gaz à effet de serre ni sous-produits de déchets radioactifs. Un seul kilogramme de combustible de fusion, composé de formes lourdes d’hydrogène appelées deutérium et tritium, fournit autant d’énergie que 10 millions de kilogrammes de combustible fossile. Mais il a fallu 70 ans pour en arriver là.
S’exprimant lors de l’annonce mardi, Jill Hruby, de la National Nuclear Security Administration (NNSA), a déclaré que les États-Unis avaient “fait le premier pas timide vers une source d’énergie propre qui pourrait révolutionner le monde”.
Le National Ignition Facility est un vaste complexe du Lawrence Livermore National Laboratory, près de San Jose. Il a été construit pour effectuer des expériences qui recréent, brièvement et en miniature, les processus déclenchés à l’intérieur des bombes nucléaires, permettant aux États-Unis d’entretenir leurs ogives nucléaires sans avoir besoin d’essais nucléaires.
Mais les expériences sont également des tremplins vers une énergie de fusion propre. Pour obtenir les réactions, les chercheurs lancent jusqu’à 192 lasers géants dans un cylindre d’or d’un centimètre de long appelé hohlraum. L’énergie intense chauffe le conteneur à plus de 3 m de degrés Celsius – plus chaud que la surface du soleil – et baigne une pastille de combustible de la taille d’un grain de poivre à l’intérieur dans les rayons X.
Les rayons X enlèvent la surface de la pastille et déclenchent une implosion semblable à une fusée, entraînant des températures et des pressions extrêmes que l’on ne voit qu’à l’intérieur des étoiles, des planètes géantes et des détonations nucléaires. L’implosion atteint des vitesses de 400 km par seconde et provoque la fusion du deutérium et du tritium.
Chaque paire de noyaux d’hydrogène en fusion produit un noyau d’hélium plus léger et une bouffée d’énergie selon l’équation d’Einstein E = mc2. Le deutérium est facilement extrait de l’eau de mer, tandis que le tritium peut être fabriqué à partir du lithium présent dans la croûte terrestre.
Dans la dernière expérience, les chercheurs ont pompé 2,05 mégajoules d’énergie laser et ont obtenu environ 3,15 MJ – un gain d’environ 50 % et un signe que les réactions de fusion dans la pastille entraînaient d’autres réactions de fusion. “La production d’énergie a pris moins de temps qu’il n’en faut à la lumière pour parcourir un centimètre”, a déclaré le Dr Marvin Adams, de la NNSA.
D’immenses obstacles subsistent cependant dans la recherche de centrales à fusion. Alors que la pastille a libéré plus d’énergie que les lasers mis en place, le calcul n’inclut pas les quelque 300 mégajoules nécessaires pour alimenter les lasers en premier lieu. Les lasers NIF tirent environ une fois par jour, mais une centrale électrique devrait chauffer les cibles 10 fois par seconde. Ensuite, il y a le coût des cibles. Celles utilisées dans l’expérience américaine coûtent des dizaines de milliers de dollars, mais pour une centrale électrique viable, elles devraient coûter des centimes. Un autre problème est de savoir comment extraire l’énergie sous forme de chaleur.
Le Dr Kim Budil, directeur du Lawrence Livermore National Laboratory, a déclaré qu’avec un investissement suffisant, “quelques décennies de recherche pourraient nous mettre en mesure de construire une centrale électrique”. Une centrale basée sur technologie alternative utilisé au Joint European Torus (JET) dans l’Oxfordshire pourrait être prêt plus tôt, a-t-elle ajouté.
« Dans un certain sens, tout change ; dans un autre, rien ne change », a déclaré Justin Wark, professeur de physique à l’Université d’Oxford et directeur de l’Oxford Centre for High Énergie Sciences de la densité. « Ce résultat prouve ce que la plupart des physiciens ont toujours cru : la fusion en laboratoire est possible. Cependant, les obstacles à surmonter pour fabriquer quoi que ce soit comme un réacteur commercial sont énormes et ne doivent pas être sous-estimés.
Il a dit que demander combien de temps cela pourrait prendre pour surmonter les défis revenait à demander aux frères Wright combien de temps il faudrait pour construire un avion pour traverser l’Atlantique juste après leur vol inaugural. “Je comprends que tout le monde veut penser que c’est la grande solution à la crise énergétique. Ce n’est pas le cas, et quiconque le dit avec certitude est trompeur.
« Il est hautement improbable que la fusion ait un impact sur une échelle de temps suffisamment courte pour avoir un impact sur notre crise actuelle du changement climatique, il ne doit donc pas y avoir de relâchement de nos efforts à cet égard.
« Les derniers résultats montrent aussi que la science fondamentale fonctionne – les lois de la physique ne nous empêchent pas d’atteindre l’objectif – les problèmes sont techniques et économiques. Comme l’a dit un jour Niels Bohr, le physicien atomiste lauréat du prix Nobel : “La prédiction est très difficile, surtout quand il s’agit de l’avenir.”
Le Dr Mark Wenman, lecteur en matières nucléaires à l’Imperial College de Londres, a qualifié cette réalisation de “percée scientifique fantastique – quelque chose que nous n’avons pas réalisé en 70 ans d’essais”. Mais il a déclaré: «Il reste des défis quant à la façon dont vous pouvez extraire l’énergie du système, comment vous pouvez maintenir l’énergie suffisamment longtemps pour être utile, comment vous augmentez cette énergie et si l’énergie peut être suffisamment bon marché pour rivaliser avec d’autres. sources.”
