Voici comment fonctionne la fusion nucléaire, et pourquoi c’est une grande affaire pour les scientifiques

Une nouvelle avancée dans le domaine de la fusion nucléaire a été annoncée. Les scientifiques sont confiants dans l’avenir de l’énergie propre et du changement climatique. Voici pourquoi.

Faits marquants

• Les réactions de fusion nucléaire sont à l’origine de l’énergie du Soleil et des étoiles. Les scientifiques ont reproduit ce phénomène en fusionnant les noyaux de deux atomes, créant ainsi un seul noyau atomique.
• Lorsque les deux atomes se combinent, le processus explosif permet de produire des quantités massives d’énergie propre et utilisable, selon le ministère de l’énergie.
• L’hydrogène est généralement l’élément de choix pour la plupart des expériences de fusion, car il peut être extrait à bas prix d’éléments tels que le lithium et l’eau de mer, de sorte que les réserves de carburant pourraient durer des millions d’années.
• Selon l’Agence internationale de l’énergie atomique (IAEA), la fusion est l’une des « sources d’énergie les plus respectueuses de l’environnement » car elle ne produit pas de dioxyde de carbone ni d’autres émissions nocives.
• Lorsqu’il est libéré dans l’atmosphère, le dioxyde de carbone, qui piège la chaleur, réchauffe la planète, ce qui entraîne un changement climatique. D’autres sources d’énergie populaires comme le gaz naturel, le pétrole et le charbon produisent du dioxyde de carbone en quantités dangereusement élevées, ce qui a entraîné une augmentation de 50 % du dioxyde de carbone atmosphérique en moins de 200 ans, selon la NASA.
• Le 5 décembre, des scientifiques californiens ont effectué la première tentative réussie de ce processus, ce qui a donné lieu à « l’un des exploits scientifiques les plus impressionnants du 21^e siècle », a déclaré la secrétaire d’État à l’énergie Jennifer Granholm lors d’une conférence de presse du ministère de l’énergie mardi, signalant qu’une nouvelle source d’énergie verte se profile à l’horizon.
• Bien que les résultats soient prometteurs, « il y a des obstacles très importants » (comme la capacité de produire plusieurs réactions de fusion par minute) que les scientifiques doivent surmonter, ce qui signifie qu’il faudra peut-être des décennies avant que cette recherche ne soit utilisée pour l’énergie commerciale, selon le Dr Kim Budhil, directeur du Lawrence Livermore National Laboratory.
• Andrew Holland, directeur général de la Fusion Industry Association, a déclaré à Forbes que la prochaine étape consiste à « travailler à l’ingénierie, à la science et à la conception qui mèneront à des installations pilotes », car pour utiliser la fusion nucléaire à grande échelle, les scientifiques doivent trouver un moyen plus rapide et moins coûteux de reproduire la fusion.

Fait surprenant

Ce développement pourrait également contribuer à la recherche sur les armes nucléaires, selon Mme Granholm. Ce que les scientifiques ont créé au Lawrence Livermore National Laboratory est une version contrôlée de la réaction qui a lieu dans les armes nucléaires, sans la dévastation qu’elles provoquent. Cette découverte permet au gouvernement de mener des recherches sur d’éventuelles armes nucléaires dissuasives sans avoir à les tester.

Contexte clé

Les scientifiques tentent de reproduire avec précision le processus de fusion depuis les années 1930. En février, le laboratoire britannique Joint European Torus a battu son propre record, vieux de 24 ans, d’extraction d’énergie en combinant deux formes d’hydrogène. Le laboratoire a produit 59 mégajoules d’énergie en cinq secondes – la plus grande quantité d’énergie créée dans ce laps de temps. Cependant, ce n’est que lorsque les scientifiques californiens ont terminé leur expérience de fusion que la quantité d’énergie produite a dépassé la quantité d’énergie injectée. L’expérience a utilisé 192 lasers dirigés vers une chambre creuse en or (appelée hohlraum) contenant une pastille d’hydrogène de la taille d’un grain de poivre, selon Mark Hermann, directeur adjoint du programme de physique fondamentale des armes au Lawrence Livermore National Laboratory. L’expérience a injecté 2,05 mégajoules et a généré 3,15 mégajoules.

Tangente

Le hohlraum n’est pas idéal à utiliser à long terme car les lasers consomment trop d’énergie pour chauffer l’or et non l’hydrogène, a déclaré à Forbes Debra Callahan, une physicienne des plasmas qui a récemment quitté l’équipe de fusion du LLNL pour devenir directrice scientifique de la start-up Focused Energy. Selon Mme Callahan, la startup a l’intention de mener des expériences consistant à projeter des lasers directement sur la source de combustible. Dans le secteur privé, des entreprises comme Focused Energy se sont engagées à faire progresser la fusion nucléaire. Par exemple, la société General Fusion, basée à Vancouver, au Canada, a annoncé lundi qu’elle obtenait d’excellents résultats dans sa progression vers la construction d’une machine destinée à produire de l’énergie nucléaire au Royaume-Uni.

Article traduit de Forbes US – Auteure : Arianna Johnson

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