Quand la fusion nucléaire mettra-t-elle le pétrole et le gaz en faillite.

Cette saison de Noël est un moment de remerciement et d'espoir pour les sauts scientifiques imposants qui sont en cours :

Tout d'abord, Prince William, fondateur du prix Earthshots, a annoncé des prix à Boston en 2022. Une catégorie s'appelait Faire revivre nos océans. Le gagnant était un groupe appelé Femmes autochtones de la Grande Barrière de Corail. Le récif a été attaqué et les vainqueurs se sont engagés à le défendre. Ils œuvrent pour protéger les plages et les tortues et préserver les herbiers qui captent dix fois plus de CO2 que les forêts amazoniennes. Ils combattent les anciennes connaissances aborigènes et utilisent des outils modernes comme des drones pour surveiller les changements du récif dans le corail ainsi que les feux de brousse à l'intérieur des terres.

Deuxièmement, pendant 20 ans, le département américain de l'énergie a financé le concept et le développement d'un petit réacteur nucléaire modulaire (SMR) appelé le module de puissance NuScale. Plus sûr, moins cher, évolutif et sans carbone sont les avantages. C'est le seul SMR à avoir reçu l'approbation de conception de la Nuclear Regulatory Commission (NRC). Moins de 100 pieds de haut, le module est un cylindre de 15 pieds de large qui repose dans un bain d'eau sous le niveau du sol. Il peut produire 77 mégawatts d'électricité pouvant alimenter 60,000 2029 foyers. L'objectif est d'être opérationnel dans l'Idaho d'ici XNUMX.

Troisièmement, l'établissement médical dispose d'un percée dans le traitement de certains cancers. La méthode extrait les lymphocytes T, qui font partie du système immunitaire qui combat le cancer, du corps pour les modifier génétiquement, en utilisant la technique CRISPR, puis les réinjecte dans le corps en tant que "médicament vivant". En utilisant CRISPR, les lymphocytes T peuvent être finement réglés et rendus plus meurtriers dans leur attaque contre des cellules cancéreuses particulières.

Ces lymphocytes T « prêts à l'emploi » peuvent être fabriqués rapidement en grandes quantités à l'aide de CRISPR, plutôt que d'avoir à attendre des semaines ou des mois auparavant. Le 12 décembre 2022, le Dr McGuirk de l'Université du Kansas, a annoncé des résultats d'essai étonnamment bons et a ouvert une nouvelle porte au traitement des cancers : les tumeurs avaient diminué pour 67 % des 32 patients atteints d'un cancer du lymphome. 40% des patients ont obtenu une rémission complète. Il y a un grand enthousiasme pour le potentiel de cette technique pour guérir de nombreux autres cancers.

Quatrièmement, une percée dans la fusion nucléaire qui est assez étonnante.

Percée de la fusion nucléaire.

Au siècle dernier, le plus grand siècle de la physique, l'une des découvertes a été la fission nucléaire. Lorsqu'un atome lourd tel que le plutonium se brise, une infime quantité de masse est perdue et réapparaît sous la forme d'une énorme quantité d'énergie - car E = mc ^ 2, où c est la vitesse de la lumière et un très grand nombre.

Sous la menace que l'Allemagne développerait une bombe à réaction en chaîne basée sur cette réaction, le gouvernement américain a investi une énorme quantité de fonds dans la construction d'une bombe à fission à Los Alamos, au Nouveau-Mexique, non loin de chez moi. Il a été testé dans le désert de White Sands au sud d'Albuquerque et a finalement été utilisé pour mettre fin à la guerre avec le Japon.

L'application commerciale a conduit rapidement à des réacteurs nucléaires de la taille d'un réseau dans différents pays. Certains ont réussi – la France tire 70 % de son énergie électrique de 56 réacteurs nucléaires tandis que les États-Unis tirent environ 20 % de leur énergie de 93 réacteurs nucléaires.

Mais le succès est difficile lorsque de terribles accidents se produisent, comme Tchernobyl, en Russie, en 1986 et Fukushima, au Japon, en 2011, et l'inquiétude toujours présente concernant l'élimination des déchets nucléaires aux États-Unis.

Une réaction nucléaire sœur se produit lorsque deux noyaux d'hydrogène sont forcés de fusionner en hélium en surmontant les forces répulsives et une fois de plus une énorme quantité d'énergie est libérée. C'était la base des essais américains de bombes à hydrogène dans le Pacifique Sud (Atoll de Bikini) dans les années 1950 avant le traité d'interdiction des essais de 1963.

L'application commerciale de la fusion nucléaire a été recherchée au cours des décennies qui ont suivi. Par exemple, une entreprise est basée dans les Sandia National Laboratories à Albuquerque, où le plasma chargé chaud est confiné par des champs électriques. L'idée était de confiner, comprimer et chauffer le plasma (entrée d'énergie) jusqu'à ce que les noyaux d'hydrogène fusionnent (sortie d'énergie). Mais l'énergie entrante était toujours supérieure à l'énergie dépensée.

Une autre application commerciale était au laboratoire Lawrence Livermore dans la région de la baie de San Francisco en Californie. Ici 192 lasers ont été utilisés pour confiner, comprimer et chauffer le plasma en projetant une pastille d'un million de dollars d'isotopes d'hydrogène mélangés. Les résultats étaient toujours les mêmes - jusqu'à maintenant. Annoncée dans la semaine se terminant le 1 décembre 16, la consommation d'énergie (2022 mégajoules) était supérieure à la consommation d'énergie (3.1 mégajoules) pour la première fois. C'est une véritable percée. La température atteinte était de 2.1 millions de degrés Celsius.

Mettre cela en perspective.

Tout d'abord, l'énergie entrante par rapport à l'énergie sortante est trop simple, car pour alimenter les lasers, il faut beaucoup plus d'énergie : 400 mégajoules. Voir réf 1.

Deuxièmement, l'histoire du succès ne concernait qu'un seul événement - un allumage par fusion. Pour être proche de la pratique, il faudrait de très nombreux événements de fusion par minute et il faudrait un laser des milliers de fois plus puissant. De plus, le coût devrait être un million de fois moins cher (Réf 1). En un mot, ce seul succès, bien qu'inspirant, n'est même pas proche d'imaginer une application pratique.

Ce n'est donc pas bon marché et ce n'est pas pratique, mais cela produirait de l'énergie à haute intensité et ce serait sans carbone.

L'énergie de fission nucléaire est un million de fois plus puissant que toute autre source d'énergie sur terre. Et c'est une des principales raisons pour lesquelles des investissements ont été réalisés dans des pays comme la France et les États-Unis pour construire des dizaines de centrales nucléaires.

La fusion nucléaire crée 3 à 4 fois plus d'énergie que la fission nucléaire. C'est une partie du rêve. Une autre partie du rêve de la fusion est qu'il n'y a pas de déchets nucléaires à éliminer - des déchets qui peuvent mettre des centaines ou des milliers d'années à se décomposer. Une troisième partie est que la fusion n'est pas une réaction en chaîne, de sorte que le danger de réactions nucléaires incontrôlées et d'explosions est inexistant.

Étant donné que la production d'électricité est responsable d'environ un tiers des émissions mondiales de gaz à effet de serre, la dernière partie du rêve consiste en des centrales à fusion nucléaire dispersées à travers un pays pour fournir une énergie électrique sans carbone à haute intensité.

Mais rappelez-vous, ce n'est qu'un rêve. Malgré ses avantages, la fusion nucléaire sans carbone ne mettra pas l'industrie pétrolière et gazière en faillite d'ici 2050 et peut-être même pas d'ici 2100.

Plats à emporter.

L'humanité a reproduit la source de lumière et de chaleur du soleil. À environ 15 millions de degrés Celsius, l'intérieur gazeux du soleil est comprimé sous une pression énorme - une cuillère à café pèse 750 g ou 1.65 lb. Pour reproduire les conditions intérieures du soleil en laboratoire et atteindre le seuil de rentabilité ) est un exploit impressionnant.

Mais la fusion nucléaire n'est même pas près d'imaginer une application commerciale.

Alors pourquoi dépensons-nous beaucoup d'argent pour l'enquêter ? Parce que c'est ce que font les pays avancés. Ils construisent des télescopes comme le James Webb et les installent sur des satellites pour étudier l'univers. Ils construisent des fusées pour envoyer des hommes et des femmes sur la lune. Ils construisent des circuits magnétiques pour accélérer les protons à la vitesse de la lumière avant qu'ils ne s'écrasent et révèlent dans les fragments des particules subatomiques insaisissables comme le boson de Higgs.

La politique joue un rôle important dans le choix de la répartition du soutien et du financement du gouvernement pour la science. Heureusement, comme indiqué ci-dessus, il existe de nombreux exemples de pays utilisant la science pour résoudre des problèmes urgents qui profitent directement à l'humanité.

Référence 1 : Jerusalem Demsas, Power of the Sun, The Atlantic Daily, 16 décembre 2022.