La semaine dernière, lors de la COP26 à Glasgow, des dirigeants mondiaux ont débattu de politiques pour atténuer la crise climatique. Puisque la demande énergétique en est un moteur clé, nombreux se tournent vers le Soleil : et si nous pouvions reproduire sa fusion nucléaire ?
Depuis des décennies, les scientifiques s'efforcent de maîtriser la fusion nucléaire. Malgré d'immenses défis techniques, les progrès s'accélèrent, rapprochant l'humanité d'une énergie propre et illimitée.
Les efforts se concentrent sur deux voies principales : une approche à grande échelle, dans une chambre de la taille d'une pièce, et une autre miniaturisée, sur une pastille de la taille d'une épingle. Les deux visent à imiter les processus solaires.
Le Soleil génère sa chaleur et sa lumière en fusionnant des atomes d'hydrogène en hélium, libérant une énergie colossale. Recréer ne serait-ce qu'une fraction de ce phénomène sur Terre promettrait une énergie propre inépuisable.
Voici les deux méthodes les plus avancées.
Le Soleil fusionne l'hydrogène grâce à des températures de dizaines de millions de degrés au cœur de son plasma, où les noyaux atomiques surmontent leur répulsion électromagnétique. Aucune émission de gaz à effet de serre n'en résulte.
Sur Terre, les physiciens créent ce plasma et l'utilisent des champs magnétiques pour le confiner et le comprimer à des densités extrêmes : c'est la fusion par confinement magnétique.
Le dispositif emblématique est le tokamak, une chambre en forme de beignet équipée d'aimants supraconducteurs. Ces derniers maintiennent le plasma à des conditions propices à la fusion.
L'objectif ultime est l'« allumage », où le réacteur produit plus d'énergie qu'il n'en consomme – condition sine qua non pour une centrale commerciale. Malgré 70 ans de recherche, aucun tokamak n'y est parvenu... jusqu'à présent.
En construction dans le sud de la France, l'ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor) est le plus grand tokamak jamais conçu, dix fois plus volumineux que les modèles actuels. Prévu pour démarrer en 2025, ce projet international, le plus coûteux de l'histoire scientifique, pave la voie vers la fusion viable.
À des milliers de kilomètres, en août 2021, le National Ignition Facility (NIF) en Californie a frôlé l'allumage avec une expérience record.
La fusion par confinement inertiel cible une pastille d'hydrogène de la taille d'une tête d'épingle. Des lasers ultra-puissants génèrent des ondes de choc qui compriment et chauffent le combustible à des pressions et températures fusionnelles.
Au NIF, l'énergie laser est convertie en rayons X pour imploser la pastille de manière plus contrôlée. « La compression est extrêmement délicate, tout doit être précis au micron près », explique Doug Larson, directeur du NIF.
Ces pressions atteignent des centaines de milliards d'atmosphères, mais pour une nanoseconde seulement – contre des secondes dans un tokamak.
Le NIF est unique en son genre, bien que des installations comme le Laser Mégajoule en France ou Shenguang IV en Chine progressent.
« Les avancées s'accélèrent », note Larson. Pourtant, la fusion n'est pas une solution immédiate au climat : le NIF pulse toutes les heures, loin des cadences industrielles requises.
ITER préparera les réacteurs DEMO des années 2030, premiers pas vers une fusion commerciale. Ces deux voies inspirées du Soleil offrent un espoir réaliste d'énergie propre illimitée.
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