Tout savoir sur la fusion nucléaire et ses promesses
Les principes de la fusion nucléaire
La fusion nucléaire repose sur la combinaison de noyaux légers, comme ceux de l'hydrogène, pour former des noyaux plus lourds. Cette réaction libère une quantité importante d'énergie sous forme de chaleur. Contrairement à la fission nucléaire, qui divise les noyaux d'atomes lourds, la fusion s'inspire du fonctionnement des étoiles, notamment du Soleil.
La réaction la plus étudiée pour une application terrestre combine deux isotopes de l'hydrogène, le deutérium et le tritium. Le deutérium est extrait de l'eau de mer, tandis que le tritium est produit à partir de lithium. Cette abondance de combustibles renforce l'intérêt pour cette technologie. La fusion nucléaire produit principalement de l’hélium, un gaz inerte, et ne génère pas de déchets hautement radioactifs à longue durée de vie.
Les défis techniques de la fusion nucléaire
Obtenir et maintenir les conditions nécessaires à la fusion est complexe. Les noyaux d'atomes doivent atteindre des températures extrêmement élevées, dépassant les 100 millions de degrés Celsius, pour surmonter les forces électrostatiques qui les repoussent. Ces températures exigent des solutions de confinement avancées.
Deux approches principales dominent les recherches : le confinement magnétique, utilisé dans les tokamaks comme le projet ITER, et le confinement inertiel, testé dans des installations comme le National Ignition Facility (NIF) aux États-Unis. Dans le confinement magnétique, de puissants champs magnétiques emprisonnent le plasma pour éviter qu’il n’entre en contact avec les parois du réacteur. En revanche, le confinement inertiel emploie des lasers de haute puissance pour comprimer et chauffer une petite quantité de combustible jusqu'à ce qu'une fusion se produise.
Les avancées récentes dans la recherche sur la fusion nucléaire
Des progrès significatifs ont été réalisés ces dernières années, rapprochant la fusion nucléaire de son exploitation commerciale. Le projet ITER, basé en France, est actuellement le plus grand programme collaboratif mondial dans ce domaine. Son objectif est de démontrer la faisabilité scientifique et technique de la fusion à grande échelle.
En décembre 2022, des scientifiques du NIF ont annoncé une avancée historique : la première réaction de fusion ayant produit plus d'énergie qu'elle n'en a consommée. Bien que cette expérience ait nécessité des installations coûteuses et complexes, elle représente une étape importante vers des réacteurs économiquement viables.
Les promesses pour l’avenir
La fusion nucléaire offre une alternative attrayante aux énergies fossiles et aux technologies nucléaires actuelles. Elle pourrait fournir une énergie abondante et durable, tout en réduisant les émissions de gaz à effet de serre. Les scénarios envisagent des applications variées, notamment dans la production d'électricité, le chauffage urbain et l'alimentation en hydrogène vert.
À terme, la fusion pourrait compléter les énergies renouvelables en offrant une source stable et pilotable. Elle répondrait ainsi aux limites des énergies intermittentes comme le solaire et l'éolien. Cette complémentarité serait essentielle pour accompagner la transition énergétique mondiale.
Les enjeux économiques et environnementaux
L'investissement initial dans les infrastructures de fusion est considérable. Le développement de réacteurs commerciaux nécessitera des décennies d’efforts concertés, une expertise scientifique pointue et un financement constant. Néanmoins, les retombées économiques pourraient être considérables, en réduisant la dépendance aux énergies fossiles et en créant de nouvelles industries.
Sur le plan environnemental, la fusion nucléaire pourrait atténuer de nombreux problèmes liés aux technologies actuelles. Elle ne produit pas de CO₂, et les déchets générés sont en quantité moindre et beaucoup moins dangereux que ceux issus de la fission nucléaire. Ces caractéristiques en font une option attrayante pour les décideurs politiques et les industriels.
Bien que des défis subsistent, plusieurs start-ups et entreprises comme Commonwealth Fusion Systems et Tokamak Energy travaillent déjà sur des prototypes plus compacts et efficaces. Ces initiatives, combinées aux efforts des grands projets publics, ouvrent la voie à une industrialisation progressive.