Et si vous pouviez alimenter une maison entière pendant une journée avec seulement une réaction de cinq secondes ? Les physiciens britanniques pourraient vous dire comment. Le 21 décembre 2021, un groupe de chercheurs a vu se produire une réaction de fusion nucléaire qui a généré un record de 59 mégajoules d'énergie en seulement cinq secondes grâce à l'utilisation d'une énergie de fusion soutenue.
Cette découverte est l'un des nombreux développements majeurs au cours de la dernière année qui fait de la technologie de fusion nucléaire un candidat potentiel plus fort pour l'énergie sans combustible fossile. Cette réaction, réalisée par des chercheurs du consortium EUROfusion, a plus que doublé le dernier record d'énergie de fusion, qui a atteint 21,7 mégajoules en 1997. Ils ont utilisé le dispositif Joint European Torus (JET) pour créer l'énorme boulon de puissance.
"Cette réalisation est le résultat d'années de préparation par l'équipe de chercheurs d'EUROfusion à travers l'Europe", a déclaré Tony Donné, responsable du programme EUROfusion, dans un communiqué. "Le bilan, et plus important encore les choses que nous avons apprises sur la fusion dans ces conditions et comment cela confirme pleinement nos prédictions, montrent que nous sommes sur la bonne voie vers un monde futur d'énergie de fusion. Si nous pouvons maintenir la fusion pendant cinq secondes, nous pouvons le faire pendant cinq minutes, puis cinq heures à mesure que nous augmentons nos opérations dans les futures machines. »
Le JET est le «tokamak» opérationnel le plus grand et le plus puissant au monde et ressemble essentiellement à un beignet métallique géant. Les dispositifs tokamak confinent le plasma en forme de beignet, avec des champs magnétiques contenant les quantités massives de chaleur nécessaires pour effectuer le processus. À l'intérieur du JET, les températures peuvent atteindre 150 millions de degrés Celsius, soit 10 fois plus que le centre du soleil.
Cette expérience est cruciale pour la préparation d'ITER, un plan en cours de construction achevé à 80 % pour construire une version encore plus grande du tokamak JET. Cette fois, les scientifiques ne veulent pas simplement créer de l'énergie - l'objectif d'ITER est de produire de l'énergie nette, ou plus d'énergie sortante qu'injectée dans le processus. Le projet, basé dans le sud de la France, est en cours depuis 1985, réunissant certains des scientifiques les plus brillants de l'énergie en Chine, dans l'Union européenne, en Inde, au Japon, en Corée, en Russie et aux États-Unis. Des plans sont également en cours pour l'EU-Demo, la prochaine génération de tokamaks à fusion nucléaire après ITER qui se connecterait réellement au réseau.
Le fonctionnement du JET consiste à utiliser deux ingrédients :le deutérium et le tritium. Le deutérium est l'un des isotopes stables de l'hydrogène et, heureusement, il est assez abondant dans l'eau de mer - on estime que 1 atome d'hydrogène sur 5 000 dans l'eau de mer est probablement du deutérium, selon le département américain de l'énergie. Lorsque les projets de fusion nucléaire deviendront réalité, le DOE estime qu'un gallon d'eau de mer peut produire autant d'énergie que 300 gallons d'essence.
Le tritium, en revanche, est rare dans la nature. Les isotopes radioactifs sont produits ou « produits » dans les réacteurs nucléaires en exposant le lithium à des neutrons énergétiques. Les experts d'ITER prédisent qu'il y a suffisamment de lithium extractible pour faire fonctionner des réacteurs à fusion pendant au moins 1 000 ans.
Ces deux ingrédients sont ensuite tirés dans le plasma super chaud à l'intérieur du réacteur où ils sont forcés ensemble pour créer de l'hélium, un neutron et, bien sûr, de l'énergie. Et un peu va un long chemin.
"L'énergie que vous pouvez tirer du deutérium et du tritium est énorme", a déclaré Tony Roulstone du département d'ingénierie de l'Université de Cambridge à CNN. "Par exemple, alimenter l'ensemble de la demande électrique actuelle du Royaume-Uni pendant une journée nécessiterait 0,5 tonne de deutérium, qui pourrait être extraite de l'eau de mer."
Bien sûr, il reste encore du chemin à parcourir avant de pouvoir proclamer la fusion nucléaire comme le prochain héros de l'énergie propre. Le JET ne pouvait supporter que cinq secondes de chaleur extrême, et nous en aurons besoin de beaucoup plus pour atteindre l'avenir de l'énergie propre nécessaire pour éviter le pire du changement climatique.
"Il est clair que nous devons apporter des changements significatifs pour faire face aux effets du changement climatique, et la fusion offre tellement de potentiel", a déclaré Ian Chapman, PDG du collaborateur du JET, UK Atomic Energy Authority, dans un communiqué. « Nous développons les connaissances et développons la nouvelle technologie nécessaire pour fournir une source d'énergie de base durable à faible émission de carbone qui aide à protéger la planète pour les générations futures. Notre monde a besoin d'énergie de fusion."
