Fusion nucléaire : des défis à la hauteur des espérances

Annoncée depuis plus d’un demi-siècle, la fusion nucléaire est en passe de devenir réalité… D’ici quelques années – voire décennies –, l’homme devrait être en mesure de reproduire sur Terre, et de manière contrôlée, la réaction qui procure au Soleil son énergie, ouvrant ainsi la voie à la production d’une énergie abondante, propre et sécuritaire. Quelles sont les caractéristiques de la fusion nucléaire? Quels sont les principaux joueurs et leurs défis?

Un processus exigeant pour une source d’énergie idéale
Alors que le principe de la fusion est simple – combiner deux noyaux d’atomes légers pour dégager une quantité impressionnante d’énergie –, la réalité est tout autre en raison de contraintes hors normes. Aujourd’hui chercheurs, scientifiques, universitaires, investisseurs et gouvernements du monde entier se livrent une compétition sans merci au plasma, ce quatrième état de la matière qui doit être atteint (moyennant une température de 100 millions de degrés Celsius) pour permettre aux atomes de perdre leurs électrons, et qui doit être maintenu pour que la fusion soit déclenchée. Ils veulent être les premiers à offrir cette nouvelle énergie, dont on ne tarit pas d’éloges : présence illimitée dans la nature des combustibles permettant la fusion (tels que le deutérium), aucune émission de CO2 – le principal déchet étant l’hélium –, constance de l’approvisionnement en électricité, nul besoin de stockage…

Tokamak contre Stellerator
Non, ce ne sont pas des cris de guerre…, mais bien deux réacteurs conçus pour confiner le plasma et créer un gain net d’énergie – actuellement les tokamaks consomment plus d’énergie qu’ils n’en créent. Une véritable compétition s’opère entre ces deux principaux joueurs. Le tokamak, inventé en Russie dans les années 50, est le réacteur qui a été choisi par Iter, installation nucléaire regroupant 35 pays située dans le sud de la France. Quel est son dernier record? Avoir fait circuler du plasma à 50 millions de degrés Celsius pendant 102 secondes. Étape cruciale pour la suite des évènements, le déclenchement de la fusion (prévue en 2035). Quant au Stellerator, créateur d’étoiles, il est revenu dans la course après avoir étudié pendant 20 ans la forme idéale que devait prendre le champ magnétique pour confiner le plasma. Son record? 100 millions de degrés Celsius pendant 1 seule seconde, les particules de plasma ayant traversé le champ magnétique. L’imperméabilité du champ magnétique est donc inscrite à l’ordre du jour de cette entreprise allemande…

Des projets aux antipodes
La fusion nucléaire suscite des intérêts, là où on ne l’attend pas forcément… Quand on possède le laser le plus puissant du monde (500 térawatts), il peut paraître légitime de vouloir l’utiliser pour provoquer une fusion. En manipulant ledit laser sur une cible contenant des combustibles,  le National Ignition Facility parviendrait à provoquer une fusion. Résultat : apparaitraient une étoile de 50 microns pendant un billionième de seconde, mais surtout… de l’énergie! Mais avant tout, les chercheurs doivent traiter les nombreuses réactions imprévues entre le laser et le plasma. Certains – à l’instar de Michael Delage (General Fusion) – n’ont pas la folie des grandeurs, bien au contraire! Cet entrepreneur canadien se lance aux côtés des grands acteurs dans la course à la fusion nucléaire avec un simple réacteur de 3 mètres de diamètre et un budget de 30 millions $, comparativement aux 28 mètres de diamètre et aux 25 milliards $ pour l’Iter. Comme les autres, il est convaincu que son approche est la meilleure!

En ce début de XXI^e siècle, la question n’est plus de savoir si la fusion nucléaire deviendra réalité, mais si les échéances seront enfin respectées. Après un report de 10 ans pour la première expérience sur le plasma pour Iter (2015 à 2025), peut-on espérer avoir le premier réacteur commercial en service en 2050 comme prévu?