Fusion : l’énergie de tous les espoirs

La fusion : un soleil miniature 

Un soleil. C’est, grossièrement, ce que tente de reproduire la technologie de fusion nucléaire. L’énergie colossale de notre étoile vient de la rencontre de noyaux d'hydrogène qui, en fusionnant, produisent de l’hélium. Le soleil, immense boule de plasma, fusionne 500 millions de tonnes d'hydrogène chaque seconde. Et sur Terre, en laboratoire ? Le principe consiste à augmenter la température ambiante pour donner de la vitesse aux noyaux atomiques et provoquer la réaction de fusion attendue. Seulement, aucun matériau ne peut résister à un plasma de plusieurs millions de degrés. Tout l’enjeu est donc de réussir à confiner la réaction entre des parois immatérielles, constituées d’un puissant champ magnétique. 

À profusion : une énergie propre et abondante 

Les premières recherches sur l’énergie de fusion datent des années 1950. Elles ont tenté en particulier de trouver des solutions de confinement magnétique. C’est ainsi qu’est né, en Union soviétique, le principe du tokamak, acronyme russe de « chambre toroïdale avec bobines magnétiques ».

Si 70 ans plus tard, les chercheurs du monde entier s’acharnent à trouver LA forme de réacteur qui résoudra l'équation, c’est que le jeu en vaut la chandelle. La fusion produit une immense quantité d’énergie sans émettre de CO₂. Elle ne génère qu’une faible radioactivité et des déchets avec une durée de vie de quelques dizaines d’années maximum. Enfin le risque de fusion du cœur, plus gros danger de la fission, lui est étranger : en cas d’écart dans le réacteur, la réaction s’arrête immédiatement.

Au cœur de la constellation : ITER  

Le projet ITER, acronyme anglais pour « réacteur thermonucléaire expérimental international », associe 35 pays et implique près de 500 entreprises. Annoncé en 1988, ce réacteur expérimental, situé à Cadarache dans le sud de la France, a démarré sa construction en 2013. Le plasma d’ITER sera confiné dans un tokamak grâce à des aimants supraconducteurs de 17 à 24 mètres de diamètre et de 400 tonnes chacun, refroidis par de l’hélium liquide à des températures proches du zéro absolu. Chantier exceptionnel par sa taille et sa complexité, ITER est l’un des projets les plus ambitieux ayant cours aujourd’hui dans le monde. 

Une myriade de nouveaux projets 

Du fait des lourds investissements nécessaires et du temps long de la recherche, la course à la fusion a été menée jusque-là par les agences nationales et internationales, avec d’importantes synergies et transferts de technologies. Les progrès récents dans la science des matériaux et l’informatique ouvrent des perspectives pour des projets à plus petite échelle, menés par des entreprises privées. Elles sont une trentaine aujourd’hui à avoir investi la filière, parvenant à lever des fonds de plusieurs centaines de millions d’euros. L’intérêt pour l’énergie de fusion se développe. 

La fusion, c’est pour quand ?  

Un réacteur à fusion est un amplificateur de puissance : on y injecte de l’énergie et de la matière dans le but d’obtenir une plus grande quantité d’énergie. Pour parvenir à un rendement commercial intéressant, les défis techniques restent nombreux : stabilité du plasma, résistance des matériaux, gestion des températures élevées… La décennie 2030 devrait être décisive : le réacteur expérimental ITER devrait alors démarrer son activité. Durant cette même période, d’autres espèrent déjà sortir des réacteurs commercialisables. La combinaison de ces ambitions et de ces projets à diverses échelles pourrait-elle faire éclore une technologie viable ? 

Sources :  

Pour la Science n°121 - Décembre 2023