2024-01-14 11:00:18
L’énergie de fusion nucléaire était censée être un rêve devenu réalité. Dès que nous avons découvert qu’il était possible de briser de petits atomes ensemble pour former des atomes plus gros et libérer une petite quantité d’énergie au cours du processus, les scientifiques du monde entier ont réalisé les implications de cette nouvelle connaissance en physique. Certains voulaient en faire des armes, mais d’autres voulaient en faire une source d’énergie électrique propre, efficace et inépuisable.
Mais il s’avère que la puissance de fusion est… difficile. Vraiment dur. Vraiment compliqué. Plein d’embûches et de pièges inattendus. Nous essayons de construire des générateurs à fusion depuis trois quarts de siècle et nous avons fait beaucoup de progrès – des progrès énormes, révolutionnaires et qui élargissent nos horizons. Mais nous n’en sommes pas encore là. La puissance de fusion est l’une de ces choses qui n’ont été « qu’à 20 ans » depuis environ 50 ans maintenant.
Le principal défi est que s’il est relativement simple de réaliser la fusion – nous l’avons toujours fait avec des armes thermonucléaires – il est beaucoup plus difficile de ralentir et de contrôler la réaction tout en en extrayant de l’énergie utile.
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À l’ère moderne, il existe deux approches principales pour tenter d’exploiter une énergie de fusion nucléaire utile. L’un est basé sur un processus appelé confinement inertiel, dans lequel vous tirez un groupe de lasers sur une petite cible et la faites exploser, déclenchant une brève réaction de fusion. En décembre 2022, la National Ignition Facility (NIF) du ministère de l’Énergie a fait la une des journaux en utilisant cette méthode pour atteindre le « seuil de rentabilité », c’est-à-dire que plus d’énergie est libérée du carburant qu’elle n’y est entrée.
L’autre approche est basée sur le confinement magnétique, où de puissants champs magnétiques s’exercent sur un plasma jusqu’à ce qu’il commence à fusionner. Les expériences ici ont parcouru un long chemin, mais se sont heurtées à des difficultés constantes pour garantir la stabilité du plasma, ce qui est nécessaire à une réaction de fusion régulière. La dernière itération, appelée ITER, est actuellement en construction par un consortium de recherche international, qui espère qu’une fois terminé, ITER sera le premier dispositif de confinement magnétique à atteindre le seuil de rentabilité.
Mais le NIF n’est pas conçu pour produire de l’électricité, et il n’est pas clair comment transformer son processus en centrale électrique. Malgré toute sa puissance, il a produit la somme énorme de cinq cents d’électricité grâce à la fusion. Par ailleurs, « seuil de rentabilité » a une signification technique quelque peu décevante. Oui, le carburant a libéré plus d’énergie qu’il n’en a été absorbé, mais seulement moins de 1 % de l’énergie de l’ensemble de l’appareil a atteint le carburant en premier lieu. Quant à ITER, l’installation est désespérément embourbée dans une mauvaise gestion et des dépassements de coûts, et elle n’est même pas conçue pour produire elle-même de l’électricité.
Quand l’énergie de fusion arrivera-t-elle enfin ?
Je ne peux pas dire avec certitude quand, le cas échéant, nous parviendrons à une énergie de fusion durable. Mais voici mes chances, construites de manière totalement non scientifique : 10 % de chances dans les 20 prochaines années, 50 % de chances au cours du siècle prochain, 30 % de chances dans les 100 années suivantes, et 10 % de chances que cela ne se produise jamais. .
Où puis-je trouver ces chiffres ? Le pouvoir de fusion est ce que j’aime appeler un défi générationnel, ou centenaire. L’humanité a déjà réalisé ce genre de projets : des projets d’irrigation massifs à l’aube de l’histoire humaine, la construction de temples et de villes immenses, et le développement de l’énergie à vapeur, des chemins de fer, des cathédrales et bien plus encore.
Habituellement, ce type de projets nécessite l’implication de plusieurs générations. Parfois, nous pouvons accélérer nos progrès et les achever en peu de temps lorsque nous y consacrons d’énormes quantités de ressources et que nous avons simultanément beaucoup de chance avec les bonnes personnes, le leadership, le talent et le savoir-faire en place. Nous avons vu cela se produire relativement récemment, avec le projet Manhattan et les initiatives Moonshot.
Mais au milieu du XXe siècle, lorsque nous avons eu l’occasion de consacrer toute une génération de temps et d’argent à la recherche nucléaire, nous avions le choix entre les bombes et les centrales électriques – et nous avons choisi les bombes. Ainsi, lorsque la recherche sur les centrales électriques n’a pas progressé aussi rapidement (parce qu’elle n’a pas bénéficié d’un investissement à l’échelle d’un siècle), à partir des années 1950, elle s’est simplement essoufflée et a stagné.
Cela signifie que la recherche sur la fusion a été reléguée au même rang de priorité que la plupart des autres domaines de recherche, ce qui signifie qu’il faudra environ un siècle pour aboutir. Mais ça va. Nous prendrons notre temps, nous y parviendrons et cela en vaudra la peine.
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