La percée de la fusion nucléaire en contexte

Le mois dernier, le National Ignition Facility du Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) en Californie annoncé une percée significative dans la recherche sur la fusion nucléaire. Depuis lors, un certain nombre de personnes m'ont demandé ce que signifiait vraiment cette percée.

Tout d'abord, discutons de quelques bases de la fusion nucléaire. Les centrales nucléaires d'aujourd'hui sont basées sur la fission nucléaire, qui est la division d'un isotope lourd comme l'uranium 235 en deux isotopes plus petits. (Les isotopes ne sont que différentes formes d'un élément).

En termes simples, la fission nucléaire revient à tirer une petite balle au centre de l'isotope, ce qui le rend instable et se divise. Lorsqu'il se divise, il libère une énorme quantité d'énergie (la masse et l'énergie sont liées par la célèbre équation d'Einstein E = Mc²). Cette énergie peut ensuite être transformée en électricité.

Cependant, l'une des principales objections à la fission nucléaire est que les sous-produits de la fission sont hautement radioactifs et que nombre d'entre eux ont une longue durée de vie. En d'autres termes, ils représentent un danger pour la vie s'ils ne sont pas correctement manipulés. Ces sous-produits radioactifs expliquent pourquoi certains s'opposent au nucléaire.

La fusion nucléaire, qui est la source d'énergie des étoiles comme notre soleil, est différente. Avec la fusion, vous forcez des isotopes plus petits à se regrouper pour former des isotopes plus grands. Cela implique généralement de combiner des isotopes d'hydrogène - le plus petit élément - pour former de l'hélium. Cette réaction libère encore plus d'énergie que la réaction de fission, mais surtout elle ne produit aucun sous-produit radioactif à long terme. C'est pourquoi la fusion nucléaire est souvent appelée le « Saint Graal » de la production d'énergie.

Donc quel est le problème? Ces petits isotopes d'hydrogène sont très résistants à la fusion. Il faut une pression énorme et des températures élevées (comme celles présentes dans le soleil) pour les forcer à fusionner. C'est très différent de la fission nucléaire, qui se produit relativement facilement. Ainsi, bien que la fusion puisse être réalisée dans les armes nucléaires, les chercheurs ont passé des décennies à essayer de créer une réaction de fusion contrôlée qui pourrait être utilisée pour la production d'énergie.

Au fil des ans, de nombreuses « percées » ont été annoncées. Celle qui a été annoncée le mois dernier était que, pour la première fois, les scientifiques tiraient plus d'énergie du processus de fusion qu'ils n'en avaient besoin. Les efforts précédents qui avaient abouti à la fusion nécessitaient plus d'apports d'énergie que la réaction de fusion produite.

Donc, cela marque une percée significative. Mais à quel point sommes-nous proches du développement de réacteurs à fusion commerciaux ?

Voici une analogie que j'ai utilisée pour la mettre en contexte. Il y a eu de nombreuses étapes sur le chemin des voyages en avion commercial. Les frères Wright ont effectué le premier vol propulsé réussi de l'histoire en décembre 1903. Il faudrait encore 16 ans avant le premier vol transatlantique. Mais, le premier avion de ligne commercial à succès, le Boeing 707 ne sera introduit qu'en 1958.

La plaisanterie de longue date a toujours été que la fusion nucléaire commerciale est dans 30 ans. En réalité, cela signifie simplement que nous ne pouvons toujours pas voir le chemin complet pour y arriver. La récente percée est certainement une étape importante sur la voie de la fusion nucléaire commerciale. Mais nous sommes peut-être encore à 30 ans de la réalisation commerciale de la fusion nucléaire.