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Mettre le Soleil en bouteille

LONDRES – Au mois de décembre, les dirigeants du monde vont se réunir à Paris à la Conférence des Nations Unies sur le Changement climatique, où ils tenteront (une fois encore), de négocier un accord mondial visant à réduire les émissions de gaz à effet de serre. En dépit du sentiment inévitable de déjà vu que partageront les négociateurs dans leurs efforts pour parvenir à un compromis, ils ne doivent pas baisser les bras. Quelles que soient les considérations politiques ou économiques, une chose est sûre : si les températures mondiales augmentent de plus de 2°C par rapport aux niveaux préindustriels, les conséquences pour la planète seront catastrophiques.

Mais le défi ne sera pas résolu par la réduction des émissions. En effet, même si nous faisons la transition vers un monde plus propre d'ici 2050, nous aurons besoin de répondre à l'appétit insatiable d'une population mondiale en plein essor en l'énergie sur le long terme : un impératif auquel les énergies renouvelables à elles seules ne peuvent pas répondre. C'est pourquoi nous devons investir dès à présent dans d'autres technologies capables de compléter les énergies renouvelables et de fournir une électricité fiable pendant les nombreux siècles à venir. Et l'une des options les plus prometteuses est la fusion nucléaire : le processus qui alimente le soleil et toutes les étoiles.

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Ramené sur Terre, la fusion nucléaire (un processus principalement alimenté par du lithium et du deutérium (un isotope de l'hydrogène), qui se trouvent tous deux en abondance dans l'eau de mer et dans la croûte terrestre), pourrait fournir une importante source d'énergie à faible émission de carbone. Une centrale électrique à fusion utiliserait seulement autour 450 kilogrammes de carburant par an, ne produirait aucune pollution atmosphérique et ne causerait aucun risque d'accidents pouvant provoquer une contamination radioactive de l'environnement.

Mais alors que le processus de fusion a produit une certaine quantité d'énergie (16 millions de watts, pour être exact), les scientifiques doivent encore créer une « combustion » par fusion auto-entretenue. En effet, contrairement à la fission nucléaire, qui est passée du laboratoire au réseau de distribution électrique en deux décennies, la fusion est un vrai casse-tête.

Le problème est que la fusion consiste à assembler deux noyaux chargés positivement. Or, comme le montrent les sciences fondamentales, les charges de même signe se repoussent mutuellement. Ce n'est qu'à des températures extrêmement élevées (plus de 100 millions de degrés Celsius, soit près de dix fois plus chaud que le soleil) que les noyaux se déplacent si vite qu'ils vainquent leur répulsion et fusionnent.

Les scientifiques ont passé les 60 dernières années à essayer de comprendre la meilleure méthode pour créer de telles conditions. Actuellement le dispositif favori porte le nom de « tokamak », une bouteille magnétique dans laquelle le carburant, maintenu autour de 100 à 200 millions de degrés Celsius, fusionne en libérant d'énormes quantités d'énergie.

Naturellement, maintenir le Soleil dans une bouteille est un défi de taille, surtout quand on considère que les systèmes doivent être conçus pour pouvoir créer de l'électricité à un prix que les consommateurs seront prêts à payer. Mais dans un coin ensoleillé du Sud de la France, un mégaprojet mondial commence à prendre forme. Pour la première fois, il va permettre de tester cette technologie à l'échelle industrielle, par la création de la première combustion à fusion contrôlée.

Dans le « réacteur ITER », tout est grand. Il sera trois fois plus lourd que la tour Eiffel. Le matériau de ses aimants supraconducteurs fait deux fois la longueur de l'équateur terrestre. Et son prix est supérieur à 15 milliards d'euros (16,8 milliards de dollars), ce qui en fait un des plus grands efforts scientifiques internationaux de toute l'histoire. Les partenaires de l'ITER (la Chine, l'Union européenne, l'Inde, le Japon, la Russie, la Corée du Sud et les États-Unis), représentent la moitié de la population mondiale. Et en cas de réussite, le réacteur va produire un demi-gigawatt d'électricité de fusion et ouvrir la voie à des réacteurs commerciaux.

Mais le tokamak n'est pas l'unique candidat en lice. D'autres créations voient le jour dans la course aux centrales à fusion. La National Ignition Facility du Lawrence Livermore National Laboratory en Californie obtient des résultats impressionnants en tirant des lasers à haute puissance sur des capsules de carburant, en écrasant les particules les unes sur les autres, ce qui déclenche des réactions de fusion.

Ailleurs, en particulier aux États-Unis, les entreprises de fusion financées par le secteur privé poussent comme des champignons, chacune ayant son propre concept, que certains considèrent comme le Saint Graal de l'énergie. Étant le projet le plus avancé, le tokamak ressemble toujours être le meilleur candidat, mais la concurrence de ses rivaux ne va pas manquer de stimuler l'innovation et le progrès.

Certaines personnes découragent les investissements dans la fusion nucléaire, en soutenant qu'étant donné que cette technologie est loin d'être commercialisée, nos ressources financières sont mieux employées dans des options énergétiques éprouvées. Les critiques ont raison sur un point : étant donné que la fusion ne peut être réalisée qu'à grande échelle, ses conditions d'investissement sont considérables.

Dans les années 1970, certains chercheurs américains ont estimé que raccorder une centrale électrique à fusion au réseau de distribution électrique demanderait des investissements allant de 2 à 3 milliards de dollars par an en recherche et développement jusqu'en 1990-2005 (en fonction de la quantité d'efforts mobilisés). Ils ont également estimé un niveau minimum d'investissements en deçà duquel le financement ne serait jamais suffisant pour construire une centrale électrique à fusion. Les budgets de recherche sur la fusion nucléaire sont restés en deçà de cette ligne depuis 30 ans.

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Mais le potentiel de la fusion est simplement trop important pour que l'on renonce à ce projet. Et en fait, les progrès accomplis au cours des dernières années (malgré le manque d'investissements adéquats), démentent ses détracteurs. Des machines partout dans le monde atteignent les températures de fusion et multiplient nos possibilités technologiques. L'expérience ITER, qui débutera au début des années 2020, va concrétiser ces avancées en réalisant la combustion de fusion tant attendue. Il ne restera alors plus qu'une dernière étape pour atteindre l'objectif ultime : raccorder l'électricité de fusion au réseau électrique à un prix abordable.

Sans fusion nucléaire, les options énergétiques des générations futures seront sévèrement limitées, ce qui va causer un grave problème dans les pays développés et en développement. Lev Artsimovich, l'inventeur du tokamak, a dit que la « fusion sera prête quand la société en aura besoin. » Espérons qu'il ait raison. Mais plutôt que de dépendre de la réussite éventuelle des chercheurs sur la fusion, le monde devrait intensifier ses investissements dans cette technologie. Notre avenir pourrait bien en dépendre.