Le National Ignition Facility (NIF) du Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL), aux États-Unis, a franchi un jalon en générant par fusion presque deux fois plus d’énergie que celle qui a été injectée. Une première historique. Cette réussite technique, bien que limitée à son contexte expérimental strict, rassure les chercheurs sur le potentiel de la fusion nucléaire en tant que source d’énergie durable et propre.
La fusion nucléaire, longtemps perçue comme une source d’énergie purement utopique, franchit une étape décisive grâce aux récents progrès réalisés par le National Ignition Facility (NIF) du Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) aux États-Unis. Ces avancées ont récemment été récompensées, le 4 septembre 2023, par la production record d’une quantité d’énergie supérieure d’un facteur 1.9 à celle consommée pour initier la réaction de fusion.
De quoi renouveler l’espoir en la fusion comme alternative propre et abondante aux sources d’énergie traditionnelles. Ce contexte met en lumière l’importance des efforts continus pour surmonter les défis techniques inhérents à la maîtrise de la fusion nucléaire.
Un progrès technique sans précédent
Le 5 décembre 2022 est la date marquant le premier tournant décisif de l’expérience de fusion menée par le National Ignition Facility (NIF). Ce jour-là, l’expérience de fusion par confinement inertiel (ICF) a franchi un seuil critique en produisant plus d’énergie que celle nécessaire pour initier la réaction de fusion. Concrètement, cela signifie que pour la première fois, une réaction de fusion contrôlée a libéré une quantité d’énergie supérieure à l’énergie investie pour la déclencher.
Utilisant des capsules de combustible de deutérium et de tritium bombardées par des lasers dans un processus connu sous le nom de fusion par confinement inertiel (ICF), les expériences ont montré une augmentation progressive de l’énergie libérée depuis leur début en 2011. L’essai du 5 décembre 2022 a produit 1,5 fois l’énergie nécessaire pour initier la réaction. En septembre 2023, de nouveaux essais ont permis d’atteindre un nouveau pic de production correspondant à 1,9 fois l’entrée énergétique, illustrant un potentiel d’amélioration significatif.
Ce succès est le résultat de plusieurs décennies de recherche acharnée, d’innovations technologiques et d’expérimentations rigoureuses. Les scientifiques et ingénieurs du LLNL ont travaillé sans relâche, faisant face à une multitude de défis techniques, de l’amélioration de la précision et de la puissance des lasers jusqu’à la maîtrise des conditions extrêmes nécessaires pour permettre la fusion des noyaux atomiques.
Implications et limites de cette avancée
L’exploit réalisé par le National Ignition Facility ouvre des perspectives enthousiasmantes pour l’approvisionnement énergétique mondial. En effet, la fusion nucléaire, en fusionnant des noyaux légers pour former des noyaux plus lourds, libère une quantité d’énergie considérable sans produire de déchets radioactifs de longue durée, contrairement à la fission nucléaire qui est la base des technologies actuelles de production d’énergie. Cette caractéristique fait de la fusion une candidate idéale pour répondre aux besoins croissants en énergie de la planète de manière durable et respectueuse de l’environnement, promettant de réduire significativement notre dépendance aux combustibles fossiles et de lutter contre le réchauffement climatique.
Dans le contexte de cette expérience cependant, la production d’énergie est loin de correspondre à ce qui serait nécessaire pour un réacteur commercial. Le ratio de 1.9 est calculé à partir de la production des lasers, mais pour générer les 2,1 mégajoules d’énergie dont il est question, les lasers ont nécessité une puissance correspondant à l’ensemble du réseau des États-Unis, soit environ 500 mille milliards de watts.
Transformer cette vision en réalité technique et commerciale viable présente donc des défis majeurs. Les scientifiques et ingénieurs doivent notamment encore trouver des solutions pour contenir et maintenir de manière stable et prolongée les conditions extrêmes nécessaires à la fusion, un processus qui requiert des températures et des pressions comparables à celles du centre du soleil.
De plus, le développement d’infrastructures capables d’extraire et de convertir l’énergie libérée par la fusion en électricité utilisable représente une autre couche de complexité. Bien que les progrès récents soient prometteurs, ils marquent le début d’un chemin semé d’embûches techniques, nécessitant des investissements substantiels en recherche et développement, ainsi qu’une collaboration internationale étroite pour surmonter les obstacles restants.