La fusion nucléaire reproduit les mécanismes chimiques et physiques au cœur des étoiles, dans le but de produire une énergie propre. Pour y parvenir, il faut que les réacteurs produisent davantage d’énergie qu’ils n’en consomment. Cette étape s’appelle le seuil d’ignition. Début 2022, des scientifiques s’en étaient approché, sans l’atteindre ou le dépasser, ce qui est le but visé.
Et c’est pour cette raison que cette nouvelle annonce est historique : ce 13 décembre 2022, le National Ignition Facility (États-Unis) a révélé avoir enfin passé le seuil d’ignition le 5 décembre dernier. « Il s’agit d’une percée scientifique majeure qui a nécessité des décennies de travail », indique le laboratoire.
2 mégajoules vs. 3,15 mégajoules : le seuil de rentabilité énergétique est franchi
Durant l’expérience du 5 décembre, 192 rayons laser ont émis une énergie de 2 mégajoules vers leur cible, dont il a résulté une énergie de 3,15 mégajoules. Cela signifie que le seuil d’ignition est franchi : le réacteur a produit plus d’énergie, à partir de la fusion nucléaire, que l’énergie laser utilisée pour l’alimenter. Ce seuil d’ignition est donc un seuil de « rentabilité » énergétique. En l’occurrence, la rentabilité est de 150 % — et une chaleur atteinte de 3 millions de degrés Celsius.
« Il s’agit d’un accomplissement historique pour les chercheurs et le personnel du National Ignition Facility, qui ont consacré leur carrière pour observer le seuil d’ignition de la fusion devenir une réalité, et cette étape importante va sans aucun doute susciter encore plus de découvertes », a affirmé la secrétaire américaine à l’énergie, Jennifer M. Granholm.
Bien évidemment, même une nouvelle étape historique n’est pas suffisante pour rendre le procédé utilisable. De nombreux défis restent à relever.
Il y a des limites à l’accomplissement et des défis à relever
« C’est la preuve que cela fonctionne et qu’on peut obtenir de l’énergie par ce biais. Mais on est loin d’une application industrielle pour produire de l’énergie », selon le CEA (Commissariat français à l’Énergie Atomique), dans un mail envoyé à Numerama. Le seuil d’ignition est atteint à l’échelle de la pastille d’hydrogène visée par les lasers… mais pas de toute l’installation. Et cette distinction est déterminante.
Car, à l’échelle de toute la chaîne de fusion nucléaire, le rendement n’est que de 1 % au total, indique le CEA. Les lasers demandent bien plus d’énergie totale que celle qui est obtenue à la fin si l’on voulait pouvoir s’en servir. Par ailleurs, il faudrait produire « cette fusion 10x par seconde environ pour imaginer produire de l’électricité », c’est-à-dire augmenter la fréquence de fusion tout comme sa grandeur.
Il y a par ailleurs d’autres projets en cours très différents — comme l’immense collaboration internationale ITER qui repose sur un autre type de technologie de fusion nucléaire. Ce type d’installations pourrait en tout cas, un jour, contribuer à fournir une énergie zéro carbone, en plus des autres solutions.
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