Une expérience de fusion nucléaire aurait généré plus d’énergie qu’elle n’en a reçu

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Image de l’intérieur d'une structure de support de préamplificateur du NIF. | Damien Jemison
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Il pourrait s’agir d’une première mondiale et d’une avancée majeure dans notre recherche d’une source d’énergie propre, sûre et quasi illimitée : selon le Financial Times, les chercheurs du National Ignition Facility, à Livermore, auraient réussi à initier une fusion nucléaire contrôlée ayant entraîné une production nette d’énergie. Leur expérience aurait libéré 2,5 mégajoules d’énergie alors que 2,1 mégajoules ont été nécessaires pour chauffer le combustible.

La fusion nucléaire — le processus qui se déroule au cœur des étoiles — consiste à assembler deux noyaux atomiques (des isotopes de l’hydrogène) pour former un noyau plus lourd (de l’hélium) ; la réaction libère des quantités d’énergie considérables et ne crée aucun déchet nocif. Depuis le début des années 1950, les scientifiques tentent de reproduire cette réaction de manière à ce qu’elle soit exploitable à l’échelle industrielle. Malgré les progrès réalisés ces dernières années, aucun laboratoire n’est toutefois parvenu à générer plus d’énergie qu’il n’en faut pour initier la réaction elle-même.

Le combustible (un mélange de deutérium et de tritium) doit en effet être comprimé et chauffé à des températures de l’ordre de 150 millions de degrés ! Il semblerait que l’équipe du National Ignition Facility (NIF) ait enfin atteint cet objectif. Les résultats n’ont cependant pas encore été confirmés par le Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL), qui doit encore déterminer le rendement exact de l’expérience. En attendant, le Financial Times rapporte que l’essai a produit plus d’énergie que prévu, jusqu’à endommager certains équipements de diagnostic. Le Département américain de l’énergie a par ailleurs fait savoir qu’il annoncerait aujourd’hui « une percée scientifique majeure ».

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Une étape clé, qui permettra de progresser plus vite

L’expérience du NIF repose sur 192 lasers ultra-puissants, qui chauffent et compriment une microbille de combustible en un plasma — une approche connue sous le nom de fusion par confinement inertiel, une alternative à la fusion par confinement magnétique réalisée dans les tokamaks. En 2021, le NIF avait déjà réussi à produire plus de 1,3 mégajoule de cette manière, soit une quantité d’énergie correspondant à 70% de l’énergie apportée par l’impulsion laser initiale.

Dans une récente expérience, les chercheurs auraient cette fois-ci obtenu environ 2,5 mégajoules d’énergie alors que l’énergie fournie en entrée par les lasers était de 2,1 mégajoules — ce qui représente un gain de près de 20% ! « Il s’agit d’une percée monumentale. Depuis que j’ai commencé dans ce domaine, la fusion était toujours à 50 ans….. Avec cette réalisation, le paysage a changé », a déclaré à ScienceNews le physicien Gilbert Collins, un ancien collaborateur du NIF.

Il ajoute qu’il s’agit d’un véritable tournant dans la technologie, comparable à l’invention du transistor ou au premier vol des frères Wright. « Nous avons maintenant un système de laboratoire que nous pouvons utiliser comme boussole pour savoir comment progresser très rapidement », a-t-il déclaré.

« L’expérience démontre sans ambiguïté que la physique de la fusion laser fonctionne. Pour transformer le résultat du NIF en production d’énergie, il reste encore beaucoup de travail, mais il s’agit d’une étape clé sur cette voie », a déclaré au Guardian le Dr Robbie Scott, du Central Laser Facility du Science and Technology Facilities Council, qui a contribué à cette recherche. Les chercheurs doivent à présent réussir à reproduire cette expérience de manière systématique, et à moindre coût, avant de tenir ces résultats pour acquis.

Un gain trop faible, des coûts trop élevés

Si cet exploit est confirmé lors de la conférence de presse de cet après-midi, il s’agira bel et bien d’un tournant décisif dans le secteur de la fusion nucléaire. C’est en effet la première démonstration expérimentale de production d’énergie nette par fusion nucléaire réalisée sur Terre. Justin Wark, professeur de physique à l’Université d’Oxford, a précisé que si, en principe, le Lawrence Livermore National Laboratory est capable de produire un tel résultat environ une fois par jour, une centrale à fusion pourrait le faire 10 fois par seconde.

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Néanmoins, cela ne signifie pas que nous pourrons tous bientôt bénéficier de cette source d’énergie. Le gain est encore trop bas pour envisager des applications à l’échelle industrielle et de nombreux efforts restent à fournir avant que n’émergent des centrales à fusion nucléaire. Comme le souligne le Guardian, 0,4 MJ équivaut à environ 0,1 kWh, soit assez d’énergie pour faire fonctionner une bouilloire ! Sans oublier que le gain d’énergie annoncé ne tient pas compte des 500 mégajoules qui ont été injectés dans les lasers eux-mêmes…

En réalité, plusieurs experts estiment que le premier réacteur à fusion commercialement viable ne verra le jour que dans plusieurs décennies. Avant cela, il sera nécessaire de développer des méthodes plus simples et surtout, moins coûteuses, pour obtenir les conditions nécessaires à la réaction de fusion.

Alors que cette énergie permettrait de répondre aux besoins mondiaux tout en respectant l’environnement (contrairement à l’énergie de fission qui génère des déchets radioactifs dangereux), on ne pourra sans doute pas compter sur elle pour résoudre le changement climatique actuel.

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