L’énergie décarbonée du futur : cette avancée de la fusion change tout

JC’est un moment dont les scientifiques rêvent depuis plus d’un demi-siècle. Le National Ignition Facility (NIF) des États-Unis a atteint l’objectif le plus ancien dans la quête du carbone–libérer l’énergie de la fusion, le processus nucléaire qui alimente les étoiles.

Des chercheurs du NIF ont utilisé le laser le plus énergétique au monde pour envoyer 2,05 mégajoules (MJ) d’énergie dans une capsule d’hydrogène de taille millimétrique. Atteignant des températures plusieurs fois supérieures à celles trouvées dans le noyau du soleil et des pressions 300 milliards de fois supérieures à celles normalement ressenties sur Terre, une vague de réactions nucléaires a traversé le combustible de fusion, libérant 3,15 MJ d’énergie de fusion – 1,1 MJ de plus que ce qui a été mis en place – plus quelques dizaines de nanosecondes.

Maintenant, ce n’est pas excitant à cause de l’énergie absolue libérée – c’était petit, juste assez pour faire bouillir deux ou trois bouilloires. Et ce n’est même pas excitant à cause d’une nouvelle physique : les experts en fusion soutiennent depuis longtemps qu’il suffit d’un marteau d’une certaine taille pour faire « marcher » la chose, et le NIF l’a fait en augmentant considérablement l’énergie laser d’entrée. (Cela dit, la précision physique derrière cette machine est étonnante : aussi peu qu’une erreur de 0,1 % dans la synchronisation de l’énergie laser peut dégrader les conditions nécessaires à la fusion jusqu’à 50 %).

Non, c’est excitant parce que c’est la première preuve scientifique que la fusion peut produire plus d’énergie dehors que ce qui est mis dans, également appelé « gain énergétique net ». Si les chiffres se vérifient, l’expérience a généré 54% d’énergie en plus que ce qui y a été mis. Libérer de l’énergie par des réactions de fusion n’est pas inhabituel dans l’univers au sens large : le soleil produit chaque seconde 4 milliards de kilogrammes d’énergie pure à partir de réactions de fusion. Mais, malgré des décennies d’espoirs fondés sur la fusion en tant que source d’énergie propre et abondante sur Terre, personne n’a jamais montré qu’elle pouvait libérer plus d’énergie qu’il n’en faut pour la déclencher – ce qui est assez fondamental pour une source d’énergie. C’est-à-dire jusqu’à maintenant.

Qu’est-ce que tout cela veut dire? Alors que la glace et la neige envahissent le Royaume-Uni, je n’ai pas besoin de dire pourquoi l’énergie est une bonne chose. Cela rend nos vies meilleures de mille et une façons. En tant que planète, nous en avons besoin de beaucoup plus. La fission nucléaire et les énergies renouvelables font absolument partie de cette histoire, mais si la technologie peut être perfectionnée, la fusion offrira une énergie sans carbone à tous sur la planète pendant des milliers, voire des millions d’années. Il ne crée pas de déchets radioactifs à longue durée de vie et il n’y a aucune chance d’effondrements comme ceux de Tchernobyl et de Fukushima. La fusion compléterait les énergies renouvelables en fournissant de l’énergie de base, qu’il pleuve ou qu’il vente, tout en occupant peu de terres précieuses. Le prix est donc énorme – c’est pourquoi les scientifiques et les ingénieurs s’y sont attachés pendant des décennies.

Cette percée nucléaire est, à bien des égards, ce que tout scientifique en fusion attendait. Avant cela, ils ne pouvaient même pas prétendre que le principe scientifique était un fait empirique. Cela a rendu difficile la création d’un élan derrière la transformation de la fusion en source d’énergie. Maintenant, ils peuvent dire « ça marche! ». Produire de l’énergie stellaire sur Terre n’est plus un rêve.

Bien sûr, cela ne signifie pas que l’énergie de fusion que nous pouvons utiliser est encore une réalité. Il s’agit d’un seul résultat sur une seule expérience. Une usine commercialement viable aurait besoin de produire 30 fois de l’énergie pour obtenir de l’énergie (30x), plutôt que les 1,54x observés dans cette expérience. Même avec cette ampleur de libération d’énergie, il y aurait des défis techniques et économiques à surmonter, comme tirer le laser 10 fois par seconde, plutôt qu’une fois par jour. Les lasers gigantesques ne sont peut-être même pas la meilleure voie vers une puissance de fusion économique : des approches alternatives prometteuses sont explorées qui utilisent des champs magnétiques pour piéger le combustible à 150 mC.

Et quand les pessimistes de la fusion disent que le NIF n’a pas produit plus d’énergie qu’il n’en a fallu pour charge les batteries laser, ils ont raison – mais cette installation n’a jamais été destinée qu’à démontrer la faisabilité scientifique ; aucun gouvernement ne financerait un prototype de centrale électrique sans avoir d’abord franchi cette étape, et il y a encore un long chemin entre ce résultat expérimental et une centrale électrique.

Ainsi, cette réalisation étonnante peut ne pas sembler nous rapprocher beaucoup de la disponibilité de l’énergie de fusion sur le réseau… du moins, pas directement. Indirectement, psychologiquement, l’effet s’apparente à un trompette à l’oreille : nous savons maintenant que la fusion pour l’énergie est possible. Savoir que la fusion boîte le travail change tout, y compris la volonté de chacun, des gouvernements aux entrepreneurs, d’investir. Avec plus de ressources, des gains énergétiques plus importants peuvent être poursuivis et un cycle vertueux de développement est désormais susceptible de s’enclencher.

La nature a jugé bon de rendre la science de la fusion nucléaire telle qu’elle puisse produire de l’énergie. Que nous transformions maintenant cette énergie de fusion en une source d’énergie – eh bien, cela ne dépend que de nous.