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59 millions de joules dans la plus grande machine à fusion nucléaire du monde
59 millions de joules dans la plus grande machine à fusion nucléaire du monde

Percée majeure pour la fusion nucléaire : énergie record générée par des chercheurs européens

Des scientifiques européens ont réussi à produire une quantité record d'énergie par fusion nucléaire. Au réacteur JET, près d'Oxford, une expérience avec du deutérium et du tritium a démontré le grand potentiel et la faisabilité technique de la fusion comme source d'énergie industrielle.

Au total, 4 800 scientifiques, ingénieurs, techniciens et étudiants de toute l'Europe ont travaillé ensemble sur ce projet. Pour notre pays, le laboratoire de physique des plasmas de l'École Royale Militaire était l'un des participants. L'énergie de fusion est la promesse d'un approvisionnement énergétique sûr, à faible émission de carbone et presque inépuisable pour l'avenir.

L'intérieur du réacteur JET

5 secondes et 59 mégajoules

Le Joint European Torus (JET), situé près d'Oxford au Royaume-Uni, est la plus grande machine de fusion nucléaire au monde. Les chercheurs y ont généré une quantité record d'énergie fin décembre : 59 mégajoules (59 millions de joules). L'énergie est restée stable pendant cinq secondes.

« Maintenant que nous avons démontré la production continue d'énergie de fusion pendant cinq secondes, cela ouvre la voie à cinq minutes et plus tard à cinq heures de production continue », rapporte Tony Donné, le principal dirigeant d'Eurofusion.

« C'est une étape importante », précise le physicien nucléaire Jef Ongena, de l'École Royale Militaire, qui a participé à l'expérience. « Ces 5 secondes sont ce qui est techniquement possible avec cette machine. Pour pouvoir le faire encore plus longtemps, il faut une machine de fusion plus grande. 59 mégajoules, ce n'est pas non plus beaucoup d'énergie (environ la consommation d'une famille belge moyenne pendant un jour et demi). L'importance de l'expérience était principalement de montrer que le processus de fusion ne fonctionne pas seulement pendant une fraction de seconde, mais qu'il peut fonctionner en continu et continuer à fournir de l'énergie », explique le physicien nucléaire. Il ne s'agissait donc pas tant de connaître la quantité exacte d'énergie, mais surtout de prouver la faisabilité de la technique.

« Maintenant que nous avons démontré la production continue d'énergie de fusion pendant cinq secondes, cela ouvre la voie à cinq minutes et plus tard à cinq heures de production continue. »

Tony Donné, principal dirigeant d'Eurofusion
Le tokamak d'ITER, le plus grand réacteur de fusion actuellement en construction dans le sud de la France.

Le plus grand réacteur à fusion du monde

Le Joint European Torus (JET) est actuellement la plus grande machine de fusion au monde. Au cours des quatre dernières décennies, le projet s'est transformé en un vaste consortium international (sous le nom d'Eurofusion) comprenant, outre les 25 États membres de l'UE, des centres de recherche du Royaume-Uni, d'Ukraine et de Suisse. Le JET est un tokamak, un dispositif en forme de beignet dans lequel le plasma est maintenu en place par de puissants champs magnétiques.

La prochaine étape de la recherche aura lieu dans le sud de la France. Le réacteur thermonucléaire expérimental international (ITER) y est en construction depuis 2013. ITER sera la version la plus grande et la plus avancée du JET. Sept grandes nations du monde travaillent ensemble sur cette question : La Chine, l'Union européenne, l'Inde, le Japon, la Corée du Sud, la Russie et les États-Unis. Les ambitions de ce méga-projet, dont le coût s'élève à 20 milliards d'euros, sont élevées : ITER doit devenir le premier réacteur de fusion à produire plus d'énergie nette qu'il n'en consomme.

Ailleurs également, de jeunes entreprises tentent de construire des réacteurs de fusion nucléaire commercialement intéressants. La société d'investissement flamande Gimv a investi dans la start-up canadienne General Fusion en 2020.

La fusion nucléaire, le Saint-Graal de l'énergie

La fusion nucléaire est depuis longtemps considérée comme la solution énergétique de l'avenir. Les avantages de la fusion par rapport à la fission nucléaire sont énormes. Il n'y a pas de déchets nucléaires radioactifs classiques comme dans le cas de la fission nucléaire. La réaction de fusion rend le réacteur lui-même légèrement radioactif, mais le matériau peut être recyclé en toute sécurité en une centaine d'années. Les déchets hautement radioactifs issus de la fission nucléaire peuvent quant à eux rester radioactifs pendant des centaines de milliers d'années. Le produit résiduel de la fusion nucléaire est l'hélium, il n'est pas radioactif, ne réagit pas chimiquement dans l'atmosphère et n'est pas un gaz à effet de serre, il ne contribue donc pas au changement climatique. L’hélium est également plus sûr : un accident comme celui de Tchernobyl est impossible car la technologie n'est pas basée sur une réaction en chaîne pouvant devenir incontrôlable.

Les seuls réacteurs à fusion nucléaire en état de marche que nous connaissons aujourd'hui se trouvent dans les étoiles, l'exemple le plus proche étant, bien sûr, le soleil. Dans ceux-ci, les noyaux atomiques sont fusionnés à des températures très élevées. Lorsque des éléments légers fusionnent pour former un élément plus lourd, une énorme quantité d'énergie est libérée. Il s'agit de la chaleur et de la lumière que le soleil (ou toute autre étoile) émet. Les scientifiques tentent depuis un certain temps de recréer ce processus ici sur Terre. Cependant, il est impossible de créer la même pression que sur le soleil. Pour compenser, la température est augmentée de manière significative. Quelques grammes d'hydrogène sont chauffés à 150 millions de degrés Celsius, ce qui est dix fois plus chaud que le centre du soleil. Sous ces températures extrêmes, le combustible se transforme en plasma et des réactions de fusion ont lieu.

Conclusion

Ce record constitue une étape importante vers la réalisation pratique de l'énergie de fusion comme source d'énergie. Lentement mais sûrement, une technique émerge qui devrait apporter une solution partielle ou totale au problème énergétique imminent et à ses graves implications environnementales. Si ITER répond à toutes les attentes, les scientifiques estiment que, d'ici 2050, des réacteurs à fusion nucléaire pourraient être construits et jouer un rôle dans notre approvisionnement énergétique, en fournissant une source stable d'énergie sûre, respectueuse de l'environnement et presque inépuisable.

Plus d'informations : Eurofusion et ITER

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