Selon les scientifiques, le “Saint Graal” de l’énergie propre pratiquement illimitée des réacteurs à fusion nucléaire est à portée de main après une percée majeure.
Un «soleil artificiel» brûlant à 150 millions de degrés a battu le record du monde, aidant l’équipe de recherche basée au Royaume-Uni à reprendre la tête d’une course mondiale qui implique également la Chine, les États-Unis et des magnats tels que Jeff Bezos.
Plus de 4 800 scientifiques du Royaume-Uni et de toute l’Europe travaillent sur le Joint European Torus, ou JET, un réacteur expérimental à Abingdon près d’Oxford.
Aujourd’hui, ils ont annoncé que l’anneau de feu intense qu’il contient – surchauffé à dix fois plus chaud que le noyau du soleil – a produit un record mondial de 59 mégajoules d’énergie.
En moyenne sur la rafale de cinq secondes, cela équivaut à 11 mégawatts, assez pour alimenter 10 000 foyers.
Cette énorme production d’énergie, le double du record précédent, a été générée à partir de seulement deux millièmes de gramme de carburant « hydrogène lourd ».
Cela fonctionne en faisant bouillir l’hydrogène dans le plasma, un état si chaud que même les atomes ne peuvent exister et en brisant les protons ensemble pour former de l’hélium.
C’est le même processus qui se produit au centre de chaque étoile, y compris notre soleil – et aussi dans les bombes H.
La fusion libère quatre fois plus d’énergie en poids de combustible que la fission nucléaire – en divisant des atomes lourds comme l’uranium – et quatre millions de fois plus d’énergie que la combustion de combustibles fossiles.
De plus, l’hydrogène est la substance la plus abondante dans l’univers, ce qui signifie que nous ne manquerons jamais de carburant, et théoriquement, il n’y a pas de déchets radioactifs.
Le défi qui a vaincu les scientifiques au cours des 70 dernières années est qu’aucun récipient ne peut contenir une substance à des températures suffisamment élevées pour que la fusion ait lieu.
Pour résoudre ce problème, JET utilise une bobine géante en forme de beignet appelée tokamak qui crée un champ magnétique puissant pour empêcher le plasma de toucher les côtés.
L’expérience JET de cinq secondes a encore consommé plus d’énergie pour créer les conditions de fusion que l’énergie qu’elle a libérée.
Mais la capacité de maintenir une réaction de fusion aussi longtemps est une avancée majeure car elle prouve qu’elle peut être contrôlée.
Point de repère dans la science
Les scientifiques espèrent pouvoir l’étendre à des fins commerciales, mettant potentiellement fin à notre dépendance aux combustibles fossiles et aidant à inverser le réchauffement climatique.
“Ces résultats décisifs nous ont fait faire un grand pas en avant pour relever l’un des plus grands défis scientifiques et techniques de tous”, a déclaré le professeur Ian Chapman, directeur général de l’Agence britannique de l’énergie atomique.
Le Dr Mark Wenman, de l’Imperial College de Londres, a déclaré : “Cela signifie que l’énergie de fusion n’est plus seulement un rêve d’un avenir lointain – l’ingénierie pour en faire une source d’énergie utile et propre est réalisable et se produit maintenant.”
Les experts placent de grands espoirs dans un autre projet, le réacteur thermonucléaire expérimental international (Iter), une version plus grande et plus avancée du JET basé dans le sud de la France.
Il devrait être mis en service dans quelques années et pourrait générer dix fois plus d’énergie qu’il n’en consomme.
La Chine et l’Inde font partie des 35 pays qui collaborent au projet, dont le Royaume-Uni, l’UE, la Russie, le Japon et les États-Unis.
Les chercheurs sont cependant dans une course, alors que d’autres équipes progressent elles-mêmes.
Iter a été critiqué comme un gaspillage d’argent grandiose persécuté par la bureaucratie.
Au lieu de cela, les gouvernements nationaux et même les entreprises privées se sont concentrés sur leurs propres programmes.
En décembre, des chercheurs en Chine ont révélé qu’ils avaient fabriqué une série de percées « immenses » avec leur propre réacteur de fusion tokamak, appelé EAST.
Ils étaient capables de maintenir une boucle de plasma surchauffé à 70 millions de degrés pendant plus de 17 minutes, la plus longue période de tous les temps.
Ils ne produisaient aucune puissance, mais c’était un énorme bond en avant dans la technologie nécessaire pour maintenir une réaction.
Et ils travaillent pour atteindre des températures et des durées toujours plus élevées.
La rapidité et le succès du projet chinois ont déjà fait naître des inquiétudes quant à sa potentielle domination du domaine de la fusion nucléaire.
Les analystes Thomas Corbett et Peter Singer affirment que la Chine a une ambition énorme dans le domaine et que les dernières avancées record sont extrêmement importantes.
“Les implications de cette recherche et de cette dernière percée de leur appareil conçu et construit localement sont immenses”, écrivent-ils. dans Défense Un.
La Chine a d’énormes incitations à continuer d’augmenter ses investissements.
La consommation quotidienne de pétrole du pays est d’environ 14,3 millions de barils par jour, ce qui fait des soucis d’approvisionnement un casse-tête majeur pour les dirigeants communistes.
Et le réseau électrique chinois craque sous la pression de sa quête d’une croissance économique fulgurante.
“L’indépendance est donc une priorité absolue pour les décideurs à Pékin”, disent les analystes.
Et le craquage de la fusion nucléaire pourrait même déborder dans le domaine militaire dans sa course contre les États-Unis et d’autres puissances occidentales.
Les analystes écrivent : “Le développement de réacteurs à fusion viables aura de nombreux avantages supplémentaires encore imprévus dans l’économie militaire et civile, de la même manière que l’énergie de fission nucléaire.”
EAST est un réacteur à bobine tokamak comme JET et Iter, basé sur une conception russe des années 1950.
La Chine investit également massivement dans la recherche d’une autre approche, appelée fusion par confinement inertiel.
Ceci est destiné à initier des réactions de fusion en comprimant des ions avec des lasers de haute puissance, reproduisant la pression massive au cœur du soleil.
Actuellement en construction à Shanghai se trouve la Station of Extreme Light, une installation pour des expériences avec un laser de 100 pétawatts.
Au lieu de cela, des pays individuels et maintenant même des entreprises privées ont pris en main la victoire.
Mais la Chine n’a peut-être pas les choses à sa manière. Ailleurs, d’autres projets travaillent également avec acharnement pour casser la fusion nucléaire.
Des tests au National Ignition Facility aux États-Unis ont également utilisé de puissants lasers pour chauffer et comprimer l’hydrogène, dans le but d’initier la fusion.
En août une expérience mené là-bas suggère qu’il pourrait être sur le point d’atteindre cet objectif, a rapporté la BBC.
“C’est une avancée énorme pour la fusion et pour l’ensemble de la communauté de la fusion”, a déclaré Debbie Callahan, physicienne au Lawrence Livermore National Laboratory, qui héberge le NIF.
Course aux armements
Une autre percée majeure dans la course aux armements s’est également produite aux États-Unis, les rapports du Financial Times.
Une start-up basée à Boston a démontré l’utilisation d’un supraconducteur à haute température pour générer un champ magnétique beaucoup plus puissant qu’un tokamak traditionnel.
Commonwealth Fusion Systems pense que cette découverte lui permettra de fabriquer une machine de fusion plus efficace qui sera plus viable à long terme.
La Corée du Sud mène également des recherches impressionnantes dans le but de gagner la course.
En 2020, la Korea Superconducting Tokamak Advanced Research a établi un record de mot «soleil artificiel» d’un fonctionnement de 20 secondes à 100 millions de degrés.
Pendant ce temps, au Royaume-Uni, cinq sites ont été réservés pour le premier prototype de centrale d’énergie de fusion.
Plans du tokamak sphérique pour la production d’énergie (Step) et décision finale sur son emplacement prévue fin 2022.
Le gouvernement a jusqu’à présent dépensé 302 millions de dollars pour le programme Step et investi 250 millions de dollars supplémentaires dans de nouvelles installations de fusion au Culham Science Center près d’Oxford et à Rotherham.
Des investisseurs super riches comme Jeff Bezos et des capital-risqueurs ont également soutenu une explosion de petits projets de fusion, utilisant des lasers ou des versions miniaturisées de JET.
Mais tous les scientifiques ne sont pas convaincus que la fusion nucléaire peut être aussi sûre et propre qu’on le prétend.
Le physicien Daniel Jassaby, qui travaillait au Princeton Plasma Lab, a déclaré qu’un réacteur à fusion serait “loin d’être parfait et à certains égards proche du contraire”.
Écrire dans le Bulletin of the Atomic Scientists il a déclaré que le processus de fusion nucléaire a le potentiel de produire des dommages radioactifs et des déchets radioactifs – contrairement aux affirmations selon lesquelles il est propre et sûr.
Il dit également que la “drainage parasite” de l’énergie nécessaire pour alimenter les réacteurs à fusion signifie qu’ils pourraient “consommer une bonne partie de l’énergie même qu’ils produisent”.
Les réacteurs à fusion devront être alimentés en combustible fabriqué à partir de réacteurs à fission, ce qui, selon lui, implique une “dépendance perpétuelle” à leur égard.
Et il y a le potentiel de prolifération des armes nucléaires par la production «clandestine» de plutonium-239.
Mais en mettant ces préoccupations de côté, néanmoins, l’effet de la maîtrise de la fusion nucléaire sur notre vie pourrait être stupéfiant.
Un verre de carburant a le potentiel énergétique de 1 million de gallons de pétrole et pourrait générer suffisamment d’énergie pour alimenter une maison pendant plus de 800 ans.
Corbett et Singer sont clairs sur les enjeux de cette course.
“Les pays qui peuvent développer et utiliser cette technologie ont le potentiel de voir des aubaines massives en termes d’énergie fiable et renouvelable, et la vulnérabilité réduite qui l’accompagne.”
Cet article est initialement paru sur Le soleil et a été reproduit ici avec permission.
Reference-nypost.com