Parce que l’annonce américaine sur la fusion nucléaire est un véritable tournant historique

Parce Que L'annonce Américaine Sur La Fusion Nucléaire Est Un

Pour la première fois, des scientifiques ont réussi à obtenir plus d’énergie que celle utilisée par une expérience de fusion nucléaire. C’est pourquoi il s’agit d’une étape historique.

Crédit : Laboratoire national Lawrence Livermore / Capture d'écran Twitter

Crédit : Laboratoire national Lawrence Livermore / Capture d’écran Twitter

Lors d’une conférence de presse tenue à 16h00 (heure française) le mardi 13 décembre, le département américain de l’Énergie a fait une annonce historique : pour la première fois dans une expérience de fusion nucléaire, des scientifiques ont réussi à produire plus d’énergie (3,15 mégajoules ) qu’il n’en a fallu pour l’obtenir (2,05 mégajoules), avec un gain net de 1,5. L’essai mené au National Ignition Facility du Lawrence Livermore National Laboratory est considéré comme un tournant historique puisque la fusion nucléaire permet la production d’une quantité pratiquement illimitée d’énergie propre. Elle est obtenue par le processus inverse de la fission nucléaire, c’est-à-dire qu’elle libère de l’énergie en faisant fondre les noyaux au lieu de les casser, elle produit également une petite quantité de déchets radioactifs à vie courte, contrairement à la fission qui en produit de grandes quantités, très dangereuses et très persistant. Le processus est également « respectueux de l’environnement », car il ne provoque pas d’émissions de carbone. Voici les avantages et les inconvénients de l’énergie nucléaire de fusion et le rôle qu’elle peut jouer dans la lutte contre le changement climatique.

Les résultats de l’expérience menée aux USA sur la fusion nucléaire

Les scientifiques du Lawrence Livermore National Laboratory ont réalisé le gain d’énergie net historique le lundi 5 décembre, grâce à une technique appelée « fusion par confinement inertiel » (IFE) basée sur 192 faisceaux laser très puissants. En termes très simples, les chercheurs ont bombardé avec le National Ignition Facility ou NIF – le système laser le plus grand et le plus énergétique au monde – une petite capsule d’or de la taille d’un grain de poivre contenant des isotopes d’hydrogène (deutérium et tritium) à l’état solide. Les lasers ont la capacité de chauffer l’agglomération à 100 millions de degrés Celsius et de la comprimer à une pression 100 milliards de fois supérieure à celle de l’atmosphère terrestre. Ce processus pousse les noyaux des atomes légers à fusionner et à libérer une énorme quantité d’énergie, tandis que les noyaux lourds naissent. C’est exactement le même processus qui se déroule au cœur des étoiles, qui à partir de la fusion des atomes d’hydrogène, par exemple, donnent vie à l’hélium. Un atome d’hélium pèse moins que la somme des deux atomes d’hydrogène ; le déchet de masse est précisément le composant de la réaction de fusion qui est libéré sous forme d’énergie précieuse. Beaucoup et propre. C’est ce que nous dit la fameuse équation E = MC2 d’Albert Einstein, qui met en relation l’énergie d’un corps, sa masse (relativiste) et la constante de la vitesse de la lumière.

Pourquoi la découverte aux États-Unis est-elle si importante ?

Grâce à cette extraordinaire expérience de fusion par confinement inertiel, fruit de décennies d’études, de tentatives et d’échecs, les scientifiques américains ont généré moins de 1 kWh d’énergie, avec un gain net d’environ 1,5. Cela peut sembler très peu, compte tenu de la « puissance de feu » utilisée, mais d’un point de vue purement scientifique, c’est un véritable jalon. On pourrait la comparer à la descente de Neil Armstrong sur le régolithe lunaire : « Un petit pas pour un homme, mais un pas de géant pour l’humanité ». La fusion nucléaire est en effet considérée comme le Saint Graal de la production d’énergie, capable de nous libérer de nombreux problèmes qui nous affligent en raison de l’utilisation de combustibles fossiles et de l’énergie nucléaire classique, liée aux centrales à fission traditionnelles. L’énergie propre issue de ce procédé est en effet pratiquement illimitée et pourrait résoudre partout les difficultés d’approvisionnement énergétique, même dans les pays qui ont aujourd’hui plus de mal à en produire. Après tout, la réaction repose sur des éléments abondants, faciles à trouver, à stocker et à gérer, qui une fois utilisés donnent vie à des déchets qui ne sont pour la plupart pas nocifs pour l’environnement. En d’autres termes, beaucoup d’énergie verte avec un impact presque nul. Un rêve poursuivi depuis environ 70 ans. Mais ce n’est qu’aujourd’hui qu’il a été possible de contrôler le processus de fusion et en même temps de libérer plus d’énergie qu’il n’en a fallu pour l’obtenir. C’est donc un tournant pour l’humanité, mais seulement en termes d’avenir. Malheureusement, en fait, nous sommes encore dans le domaine expérimental et il faudra des décennies pour arriver à des applications commerciales, c’est-à-dire la construction de véritables centrales de fusion nucléaire (qui ne seront pas à coût nul même pour l’environnement, et nous n’avons plus les temps pour nous sauver de la catastrophe climatique). De plus, l’énergie dépensée pour mener l’expérience aux États-Unis était très élevée. À l’heure actuelle, seul le premier pas fondamental vers une nouvelle ère a été franchi.

Quelle est la différence entre la fission nucléaire et la fusion nucléaire ?

Comme précisé, la fusion nucléaire est pratiquement l’opposé de la fission nucléaire. Le premier, explique le Dr Alessia Santucci de l’ENEA, est basé sur la fusion de deux ou plusieurs noyaux légers pour donner vie à des noyaux plus lourds, comme deux hydrogènes – ou ses isotopes – pour générer un hélium. Alors que dans la fission nucléaire, les noyaux des éléments chimiques plus lourds – tels que l’uranium – sont divisés pour donner vie à des noyaux plus légers. La fusion et la fission nucléaire peuvent être utilisées à des fins de guerre – les fameuses bombes atomiques – dans lesquelles la libération d’énergie se produit de manière incontrôlée. Dans les centrales nucléaires traditionnelles à fission et à fusion du futur, les processus de division ou d’union des noyaux sont strictement contrôlés pour nous donner une énergie précieuse.

Les avantages de la fusion nucléaire sur la fission

La fusion nucléaire repose avant tout sur des éléments chimiques nettement plus simples à trouver – l’hydrogène est le plus abondant dans l’Univers – et surtout à gérer. Il suffit de mentionner les noms des éléments à la base de la fission nucléaire, tels que l’uranium et le plutonium, pour comprendre qu’il s’agit de quelque chose de beaucoup plus complexe et dangereux à conserver, contrôler et manipuler. Les séquelles des accidents des centrales nucléaires de Tchernobyl et de Fukushima – les deux seules de niveau 7 de l’histoire – sont là pour le rappeler, tout comme les menaces sur la centrale nucléaire de Zaporizhzhia liées à la guerre en Ukraine. Avec la fusion nucléaire, ces problèmes de sécurité importants n’existent pas, de plus les déchets radioactifs à la base de la fission nucléaire ne sont pas produits. En effet, après la division d’un atome lourd comme l’uranium, des noyaux plus petits à plusieurs neutrons sont produits, qui sont radioactifs lorsqu’ils se désintègrent (libèrent un rayonnement) jusqu’à ce qu’un point d’équilibre soit atteint. C’est un processus qui peut prendre très longtemps et, comme on le sait, il est extrêmement nocif pour l’environnement et la santé, catalysant par exemple le risque de cancer. Avec la fusion nucléaire, d’énormes bénéfices seraient obtenus de ce point de vue.

Crédit : Laboratoire national Lawrence Livermore / Capture d'écran Twitter

Crédit : Laboratoire national Lawrence Livermore / Capture d’écran Twitter

La fusion nucléaire peut-elle lutter contre le changement climatique ?

Un autre avantage non négligeable de la fusion nucléaire réside dans le fait que le processus ne dégage pas de CO2 (dioxyde de carbone), le principal gaz à effet de serre, moteur du changement climatique qui représente la principale menace existentielle pour l’humanité. À un moment historique où la réduction des émissions de carbone est considérée comme essentielle pour nous sauver des conséquences les plus dramatiques du réchauffement climatique, les centrales à fusion nucléaire auraient résolu de nombreux problèmes d’un point de vue environnemental et énergétique. Cependant, nous sommes loin de réaliser ces plantes, n’ayant fait qu’un tout petit pas vers elles. De plus, ils nécessiteraient encore énormément de ressources en termes de consommation et de matériaux, ce qui ne ferait que nous pousser vers la catastrophe climatique. Par conséquent, pour lutter contre le changement climatique, nous devons actuellement compter pleinement sur les sources renouvelables et sur l’abandon des combustibles fossiles, sans lier nos espoirs à un projet qui n’est pour l’instant qu’expérimental. Mais l’horloge de l’apocalypse climatique continue de tourner de plus en plus vite.