Fusion nucléaire : s'agit-il vraiment d'une percée historique qui vient d'être réalisée aux États-Unis ?

Alors que, du côté d'Iter, un retard de cinq ans est attendu à cause de réparations à effectuer sur des composants clés du tokamak, des chercheurs utilisant une autre technique de fusion nucléaire viennent de réaliser une avancée majeure. D'abord annoncée par le Financial Times dans un article paru le 11 décembre, cette percée scientifique vient d'être confirmée lors d'un live du département de l'énergieénergie, puis par un communiqué du laboratoire national Lawrence Livermore (LLNL).

Des chercheurs de la National Ignition Facility (NIF), appartenant au LLNL, sont parvenus à obtenir plus d'énergie que ce qu'ils ont initialement injecté. C'est ce que l'on appelle le seuil d'ignition, et il vient pour la toute première fois d'être dépassé ! En 2021, ce seuil avait presque été atteint, établissant déjà un record dans l'énergie générée. Mais cette fois, ce sont des décennies de travail qui sont récompensées : au total, la réaction de fusion a produit 3,15 mégajoules, alors que seuls 2,05 mégajoules ont été utilisés par les laserslasers pour l'enclencher, soit un « gain net » de 1,5 ! Une expérience réalisée le 5 décembre, puis qui a nécessité 8 jours d'analyse des données recueillies pour confirmer les résultats. Mais que signifie-t-elle réellement ?

Revivez le live de l'annonce du record obtenu en fusion nucléaire ! © U.S department of Energy

Une avancée majeure en fusion inertielle ?

Contrairement à Iter, la fusion dont il est question ici n'utilise pas de tokamaks. Elle se base sur le confinement inertiel par lasers, là où Iter fonctionnera grâce à un confinement magnétique. Si la finalité est la même -- faire fusionner deux isotopes de l'hydrogènehydrogène pour créer un noyau d'héliumhélium --, la méthode diffère entièrement. Le confinement inertiel par laser consiste à focaliser plusieurs faisceaux laser très énergétiques sur une capsule de quelques millimètres de diamètre, abritant une petite cible de deutérium et du tritium. Face à la pressionpression que provoquent les faisceaux, les atomes fusionnent. La fusion se fait à très haute pression et densité, pendant un bref instant, là où la fusion magnétique se fait à basse densité, et dure dans le temps.

La cible contenant quelques centaines de microgrammes de DT, un mélange de deutérium et tritium, est placée dans un conteneur. Les faisceaux laser y pénètrent par différentes ouvertures, et chauffent les parois internes. Celles-ci émettent un rayonnement X intense qui apporte l'énergie nécessaire à la cible pour comprimer le mélange DT jusqu'à provoquer la réaction de fusion. © CEA

Très peu de laboratoires dans le monde utilisent la fusion inertielle. On peut notamment citer le Laser Mégajoule (LMJ) en France, et la National Ignition Facility du laboratoire national Lawrence Livermore. Initiée dans les années 1970 mais suggérée dès les années 1960, la fusion utilisant des lasers permet de reproduire très brièvement les conditions que l'on trouve au cœur des étoilesétoiles, mais aussi, pourrait mener à une énergie bien plus propre que les énergies fossilesénergies fossiles.

Dans un futur assez éloigné, cependant, pas avant plusieurs décennies : pour le moment, de nombreux freins technologiques empêchent la création d'une infrastructure autour du processus de fusion. Le record obtenu par les chercheurs au LLNL est lui aussi à prendre avec des pincettes : 300 mégajoules ont été nécessaires pour faire fonctionner les lasers, si bien que le rendement total se trouve autour de 1 %, et non supérieur à 1 !

La chambre cible de la National Ignition Facility du LLNL, où 192 faisceaux laser ont fourni plus de 2 millions de joules d'énergie ultraviolette à une minuscule pastille de combustible pour dépasser le seuil d'ignition par fusion nucléaire le 5 décembre 2022. © LLNL