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LONDRES: Il aura fallu huit décennies, des milliards de dollars et la carrière de plusieurs générations de physiciens pour y parvenir.
La semaine dernière, des scientifiques d'un laboratoire financé par le gouvernement américain en Californie ont affirmé avoir résolu l'énigme de la fusion nucléaire, produisant ainsi suffisamment d'énergie pour faire bouillir quelques bouilloires.
Cette réussite n'est naturellement pas le but ultime des chercheurs du National Ignition Facility (NIF) du laboratoire national Lawrence Livermore (LNLL) qui opère depuis 2010 pour un budget de 3,5 milliards de dollars.
Depuis sa création, l'équipe du NIF se rapproche de l'objectif ultime, qui est de créer une nouvelle source d'énergie, propre et à terme, gratuite. Cette ambition est devenue de plus en plus urgente face au réchauffement climatique causé par les combustibles fossiles.
L'énergie nucléaire déjà produite dans le monde provient d'un processus de fission, qui consiste à diviser les atomes. Ce processus, qui a été découvert en 1938, est à l'origine de la technologie utilisée dans la fabrication de la première bombe atomique en 1945.
La fusion, quant à elle, est techniquement plus difficile à réaliser que la fission, mais elle est plus sûre et plus facilement exploitable. Elle consiste à rapprocher deux atomes et, ce faisant, à libérer de l'énergie.
La fusion élimine le risque de réaction en chaîne incontrôlable qu'entraîne la fission, elle ne produit pas de déchets radioactifs à éliminer et la matière première nécessaire, l'hydrogène, est disponible en abondance.
La fusion est également un processus présent dans notre quotidien: c'est elle qui génère l'énergie du soleil. La reproduire en laboratoire est toutefois plus facile à dire qu'à faire.
Le rêve d'un réacteur à fusion s'est avéré si lointain au cours des 80 dernières années qu'il paraissait parfois aussi illusoire que l'ancienne croyance des alchimistes qui voulaient transformer des métaux de base en or.
Il ne fait donc aucun doute que «l'expérience de la bouilloire» de ce mois-ci en Californie constitue l'étape la plus importante à ce jour, résumée par une simple phrase: plus d'énergie produite que d'énergie injectée. Pour la première fois dans la longue histoire de la recherche sur la fusion, le laboratoire LLNL a annoncé qu'une expérience avait produit plus d'énergie issue de la fusion que celle utilisée pour la créer.
Il s'agit d'une «percée scientifique majeure, réalisée sur plusieurs décennies, qui ouvrira la voie à des avancées dans... l'avenir de l'énergie propre».
Selon le LLNL, l'expérience «a dépassé le seuil de fusion en délivrant 2,05 mégajoules d'énergie à la cible, ce qui a donné lieu à une production de 3,15 mégajoules d'énergie de fusion, démontrant pour la première fois une base scientifique fondamentale pour l'énergie par fusion inertielle (EFI)».
Jennifer M. Granholm, secrétaire d'État américaine à l'énergie, a salué «une réalisation historique pour les chercheurs et le personnel du National Ignition Facility qui ont consacré leur carrière à faire de l'allumage par fusion une réalité».
Malgré les grands discours, l'énergie de fusion n'est pas un «chevalier blanc», arrivant au galop à la rescousse de la planète. Depuis des années, les physiciens nucléaires plaisantent en affirmant que la production d'énergie par fusion ne se fera pas avant 20 à 30 ans. En effet, il semble que ce processus pourrait prendre au moins deux décennies.
En effet, l'exploit du NIF n'est pas exactement ce qu'il semble être, selon le physicien et maître de conférences Tony Roulstone, fondateur et directeur du cours d'ingénierie nucléaire à l'Université de Cambridge au Royaume-Uni.
«Quoique très positif, ce résultat est encore loin du gain d'énergie réel nécessaire à la production d'électricité», a-t-il déclaré à Arab News.
Bien que l'expérience ait produit – pendant seulement une fraction de seconde – 3,15 mégajoules d'énergie de fusion en utilisant 2,05 mégajoules d'énergie laser, «ils ont dû mettre 500 mégajoules d'énergie dans les lasers... donc même s'ils ont obtenu 3,15 mégajoules, c'est encore bien moins que l'énergie dont ils avaient besoin pour les lasers», a expliqué M. Roulstone.
«En d'autres termes, l'énergie produite ne représentait que 0,5 % de l'énergie apportée. Nous pouvons donc dire que le résultat obtenu par le NIF est une réussite scientifique, mais qu'il est encore loin de fournir une énergie utilisable, abondante et propre», a-t-il ajouté.
«C'est incroyable... mais il y a encore beaucoup d'étapes avant d'arriver à une centrale électrique», a reconnu le physicien britannique Andrew McKinnon, membre de l'équipe de diagnostic du LLNL, lors d'une interview sur la radio BBC cette semaine.
Le NIF est un vaste bâtiment qui ressemble à un entrepôt de la taille de trois terrains de football. À l'intérieur se trouve une énorme «chambre cible» vers laquelle sont dirigés 192 faisceaux laser. Leur cible est un petit récipient en or contenant une capsule de la taille d'un grain de poivre à l'intérieur de laquelle se trouve une petite quantité d'hydrogène.
Les lasers chauffent la capsule à 100 millions de degrés Celsius. À cette température, l'hydrogène passe de l'état gazeux à l'état de plasma – le quatrième état de la matière, après le solide, le liquide et le gaz – dans lequel ses atomes peuvent être fusionnés pour libérer de l'énergie.
Mais, comme l'a expliqué M. McKinnon, l'expérience réussie n'était qu'une preuve de concept et sa transposition à l'échelle d'une centrale électrique nécessitera une approche entièrement différente.
«Elle n'est pas conçue pour faire cela», a-t-il indiqué. «C'est une machine du type "une réussite toutes les deux semaines". Il faudrait un taux de répétition beaucoup plus élevé pour obtenir ce résultat, mais avec 100 fois plus d'énergie et à raison de 10 fois par seconde.»
Le département américain de l'énergie reconnaît lui-même que «de nombreux progrès scientifiques et technologiques sont encore nécessaires pour parvenir à une EFI simple et abordable pour alimenter les foyers et les entreprises». Pour y parvenir, le département lance «un vaste programme coordonné pour l'EFI aux États-Unis» et espère que «l'élan» créé par la percée du NIF attirera «des investissements du secteur privé ... pour progresser rapidement vers la commercialisation de la fusion».
L'augmentation de la production d'énergie commerciale sera probablement réalisée par une ou plusieurs des nombreuses start-ups de fusion créées ces dernières années, selon le physicien Pravesh Patel, un ancien scientifique du LLNL ayant rejoint cette année la start-up américano-allemande Focused Energy en tant que directeur scientifique.
«Jusqu'à présent, la fusion a toujours été un projet gouvernemental partout dans le monde», a-t-il déclaré à Arab News. «Ce qui a changé ces deux dernières années, c'est l'investissement privé dans cette technologie, qui dépasse désormais largement celui des gouvernements, et c'est ce qui change la donne».
La fusion, a ajouté M. Patel, «est, en fin de compte, un produit commercial qui, s'il fonctionne, pourrait produire de l'énergie pour remplacer les combustibles fossiles et concurrencer les autres sources d'énergie. L'énergie est évidemment le plus gros marché dans le monde, donc cela peut rapporter énormément d'argent».
Focused Energy s'emploie, dans ses locaux d'Austin, au Texas, à créer une version améliorée de la technologie par laser du NIF, conçue pour être capable de produire 100 fois plus d'énergie nette. Mais là aussi, le chemin est encore long.
«Nous envisageons de présenter une technologie commercialement viable dans les années 2030 et de fournir de l'électricité au réseau dès le début des années 2040», a indiqué M. Patel.
Cela signifie, notamment, qu'elle n'aurait aucun impact sur les dernières prévisions climatiques de l'ONU. Même si tous les engagements actuels en matière d'émissions sont respectés, le monde est toujours sur la voie d'un réchauffement de 2,5 degrés Celsius d'ici la fin du siècle. Au rythme actuel, d'ici 2030, les émissions de gaz à effet de serre auront augmenté de 10,6 % par rapport aux niveaux de 2010.
C'est pourquoi, a souligné M. Patel, «au cours des 20 prochaines années, nous devons faire tout ce qui est en notre pouvoir pour recourir davantage aux combustibles non fossiles, y compris la fission nucléaire et les autres technologies existantes, et accroître l'utilisation des énergies renouvelables telles que le solaire et l'éolien».
Si la planète peut tenir le coup entre-temps, «nous considérons la fusion comme la charge de base à long term» - c’est-à-dire la demande de base de tout réseau électrique – «si tout va bien dans les années 2040, certainement dans les années 2050 et 2060, puis pour les siècles à venir».
Les Émirats arabes unis et l'Arabie saoudite investissent massivement dans la technologie de fission nucléaire existante. Aux Émirats arabes unis, la centrale nucléaire de Barakah est déjà opérationnelle et fournira à terme 25 % de l'électricité du pays.
Ces investissements sont raisonnables, a estimé M. Patel, car la technologie nucléaire existante est un élément essentiel du mix énergétique actuel et sera nécessaire pour combler le fossé dans les décennies à venir.
Par ailleurs, selon Jonathan Cobb, responsable de la communication à la World Nuclear Association, si «la fusion peut éventuellement contribuer à améliorer les moyens de répondre aux besoins énergétiques mondiaux, elle ne remplace pas directement la fission simplement parce que les deux sont nucléaires, pas plus que le solaire ne remplace directement l'éolien simplement parce que les deux sont des énergies renouvelables».
«Il faut espérer que la fusion trouvera sa place dans le mix d'énergies propres, et l'avenir nous dira quelle sera l'ampleur de son rôle», a-t-il ajouté.
Après l'expérience réussie du NIF, des pays comme l'Arabie saoudite devraient-ils maintenant investir dans la fusion aussi bien que dans la fission ?
«La fusion nucléaire pourrait jouer un rôle important dans la réponse aux besoins énergétiques mondiaux au cours de la seconde moitié du XXIe siècle», a déclaré M. Cobb. «Mais son succès est loin d'être certain et nous devons passer à un mix énergétique propre au niveau mondial beaucoup plus tôt.»
La fission nucléaire, en revanche, «est une technologie qui a fait ses preuves et qui fournit aujourd'hui 10 % de l'électricité mondiale, avec de nombreuses technologies avancées prêtes à être déployées commercialement», a-t-il ajouté.
«La fusion peut être un domaine de recherche dans lequel l'Arabie saoudite souhaite investir. Mais elle devrait également accélérer son déploiement de la fission nucléaire, ainsi que d'autres technologies d'énergie propre, sinon nous serons confrontés aux graves effets du changement climatique à l'échelle mondiale avant même que la première centrale à fusion ne puisse être opérationnelle.»
Ce texte est la traduction d’un article paru sur Arabnews.com
