Une technologie toujours à 30 ans – The Irish Times


Le mois dernier, des chercheurs du National Ignition Facility en Californie ont fait une percée significative dans la recherche énergétique. Pour la première fois, la fusion nucléaire contrôlée en laboratoire a atteint l’allumage, produisant plus d’énergie que celle utilisée pour démarrer la réaction. Les scientifiques ont utilisé le réseau laser le plus grand et le plus puissant au monde pour chauffer une minuscule pastille de combustible, à peu près de la taille d’un grain de poivre. La quantité totale d’énergie dans les 192 faisceaux laser utilisés était de deux mégajoules, et la sortie résultante de près de trois mégajoules.

Il s’agit d’une percée importante car l’énergie de fusion semblait tout simplement hors de portée depuis des décennies, une technologie qui a toujours été éloignée de 30 ans. Quand je suis né, Retour vers le futur venait de sortir dans les cinémas irlandais et, dans sa scène finale, une DeLorean fait des allers-retours entre 2015 et 1985 grâce à un condensateur de flux alimenté par fusion. Arrivé en 2015 par des moyens plus calmes, j’ai été mécontent de découvrir que la puissance de fusion ne semblait pas plus probable que d’autres aspects de la série de films tels que les hoverboards ou les voyages dans le temps. Après 30 ans, c’était encore 30 ans.

L’énorme potentiel de la fusion nucléaire est connu depuis plus d’un siècle. En août 1920, l’astrophysicien Arthur Eddington a donné une conférence à la British Association for the Advancement of Science, où il a émis l’hypothèse que les étoiles produisaient leur énergie vaste et apparemment sans fin à partir de la fusion.

L’explication précédente la plus populaire était venue des physiciens Lord Kelvin et Hermann von Helmholtz, qui suggéraient que la contraction gravitationnelle pouvait fournir l’énergie nécessaire. Cependant, cela signifiait que les étoiles ne brûleraient que pendant des millions d’années, et les preuves de la géologie et de la biologie suggéraient que le système solaire existait déjà depuis des milliards.

Théorie correcte

Il s’est avéré que la théorie d’Eddington était correcte. Au cœur du soleil, les atomes d’hydrogène fusionnent pour former de l’hélium au cours d’un processus complexe appelé chaîne proton-proton. Dans sa forme la plus simple, cela peut être considéré comme quatre atomes d’hydrogène produisant un atome d’hélium. Cependant, la masse de l’hélium est inférieure de 0,7 % à celle de l’hydrogène. Selon la célèbre équation E=mc2 d’Albert Einstein, la masse et l’énergie sont interchangeables et donc cette masse perdue est libérée sous forme d’énergie. La quantité d’énergie libérée est égale à la masse multipliée par le carré de la vitesse de la lumière, qui est un nombre extrêmement grand, et donc de petites quantités de masse peuvent générer des quantités d’énergie relativement importantes.

La fusion nucléaire contraste avec la fission nucléaire, qui est la façon dont l’énergie nucléaire est actuellement produite. Lors de la fission, les atomes d’éléments lourds tels que l’uranium sont divisés pour former des éléments plus légers, ce qui libère de l’énergie. Bien que la quantité d’énergie générée soit considérable, elle s’accompagne d’effets secondaires.

Le processus crée des sous-produits radioactifs nocifs qui doivent être soigneusement gérés, et si la réaction n’est pas correctement contrôlée, elle peut provoquer une fusion comme à Tchernobyl et Fukushima. Bien que les matières radioactives fassent partie du processus de fusion, celui-ci ne produit pas de déchets nucléaires à vie longue et ne génère pas non plus de gaz à effet de serre.

Fusion évitée

Et parce que les conditions de fusion nécessitent d’énormes quantités d’énergie, il n’y a aucun danger de fusion – la réaction s’arrête tout simplement. C’est, en fin de compte, pourquoi l’énergie de fusion exploitable s’est avérée si insaisissable. La fusion a été un moyen pratique de générer une énergie propre et illimitée dans le divertissement d’Iron Man à SimCity. Mais reproduire les conditions énergétiques du soleil n’est pas une mince affaire dans le monde réel.

Les tentatives pour produire ces conditions ont nécessité de grandes quantités d’énergie pour générer de l’énergie plasma ou laser, bien plus que les sorties de réaction. Le réacteur à fusion ITER en cours de construction dans le sud de la France a déjà coûté environ 20 milliards d’euros avant d’être achevé, et encore moins généré d’énergie. Le National Ignition Facility a eu un certain succès, mais leur expérience ne mesure que l’énergie laser du faisceau, et non l’énergie nécessaire pour le produire.

L’énorme réseau laser tiendrait à peu près dans Croke Park, et les trois mégajoules qu’il produisait feraient fonctionner un aspirateur pendant environ une heure. Néanmoins, c’est une avancée significative, une preuve de concept importante. Une centrale à fusion fonctionnelle pourrait être à portée de main. Peut-être dans 30 ans environ. Je ne retiendrai pas mon souffle pour le hoverboard.

Stuart Mathieson est chercheur postdoctoral à l’école d’histoire et de géographie de la Dublin City University

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