La fusion nucléaire : réalité future ou théorie utopique ?

Face au rapport alarmant du Groupe d’experts Intergouvernemental sur l’Evolution du Climat (GIEC) relatif au réchauffement planétaire, l’Union européenne mise notamment sur la fusion nucléaire.

En 2015, l’accord de Paris sur le climat annonce une transformation de l’utilisation d’énergie à l’échelle européenne. L’objectif est de compter uniquement sur des sources d’énergies décarbonées et abordables, en supplément des énergies renouvelables, d’ici 2050. Pour ce faire, une évolution du nucléaire semble une solution.

Depuis plus de 35 ans, des recherches sur l’élaboration d’un réacteur à fusion nucléaire sont menées grâce à une collaboration internationale. En effet, les scientifiques d’Europe, des Etats-Unis, de Chine, d’Inde, de Russie et de Corée, travaillent ensemble afin de créer une nouvelle source d’énergie nucléaire.

Cette théorique nucléaire vieille de 100 ans est aujourd’hui synonyme d’espoir vers une véritable avancée énergétique.

Une nouvelle ressource dans la transition énergétique

Une source d’énergie abondante et sécurisée

D’après les estimations scientifiques, les nouvelles centrales à fusion nucléaire génèreraient une énergie 4 fois plus importante que la fission nucléaire. Avec une telle puissance, la fusion nucléaire permettrait de fournir les besoins en électricité de nos industries et nos villes.

De plus, les matières premières utilisées dans la réaction de fusion nucléaire sont disponibles mondialement et pratiquement inépuisables puisqu’elles sont obtenues principalement à partir d’eau ou de la réaction elle-même.

A cela s’ajoute une diminution du risque d’explosion, ce qui finit de séduire les plus sceptiques.

Selon la communauté scientifique internationale, produire de l’énergie par fusion nucléaire demande tellement de précision dans le processus que toutes perturbations mettraient fin à la réaction. Ainsi, les scénarios catastrophes comme Tchernobyl ou Fukushima seraient écartés.

Un environnement peu impacté

Cette technique possède des avantages certains sur le nucléaire actuel. Elle est non seulement décarbonée et abondante mais elle crée surtout beaucoup moins de déchets radioactifs. En outre, les déchets nucléaires à haute intensité et à longue vie, que l’on connaît aujourd’hui dans la fission nucléaire, ne seront plus une source d’inquiétude car inexistants.

La fusion nucléaire est une source d’énergie décarbonée car lors de sa production seul de l’hélium en faible quantité sera émis, soit un gaz non toxique et non polluant.

Le paysage environnemental sera également peu impacté car les matières premières nécessaires à la fusion nucléaire ne nécessitent pas de forages ou d’exploitations minières.

Cette innovation énergétique serait donc une évolution vers une source d’énergie fiable, puissante, et surtout plus respectueuse de notre planète.

La fusion nucléaire qu’est-ce que c’est ?

Ce processus nucléaire suscite de nombreux espoir depuis 1960 car il reproduirait, grâce à une réaction chimique, ce qui se passe dans le cœur d’une étoile. Plus techniquement, la réaction par fusion nucléaire résulte d’une collision entre deux noyaux légers contrairement à la fission nucléaire, utilisée actuellement dans les centrales atomiques, qui consiste à diviser un atome lourd en deux atomes plus légers ce qui produit de l’énergie, des rayonnements radioactifs et des neutrons pouvant à leur tour, provoquer une fission.

Pour parvenir à cette réaction, la création d’un nouveau type de réacteur est nécessaire. La matière première pour la réalisation d’une fusion nucléaire est le plasma soit le 4^ème état de la matière après le solide, le liquide et le gaz. Le plasma est une ressource maîtrisée par l’homme depuis longtemps (télévisions et néons).

Dans ce nouveau réacteur, l’objectif est de chauffer le Plasma à 150 millions de degrés soit 10 fois la température du cœur de notre Soleil. Il s’agit de la température à laquelle les noyaux d’hydrogènes fusionnent et libèrent une gigantesque quantité d’énergie : c’est le phénomène de fusion nucléaire. Pour contenir ce phénomène, un intense champ magnétique est nécessaire. Des aimants supraconducteurs positionnés autour du cœur, là où se trouve le plasma en fusion, permettront de contenir la réaction.

Cette installation complexe porte le nom de réacteur Tokamak.

La fusion nucléaire – Schéma du Tokamak

La difficulté de ce processus réside dans la cohabitation du plasma à une température parmi les plus élevées de l’Univers et des aimants supraconducteurs à -270°C (proche du zéro absolu soit -273, 15°C). Pour parvenir à cette cohabitation, un revêtement plaqué d’argent permet de réduire la transmission + de chaleur du plasma vers les aimants. Enfin, un cryostat vient recouvrir le réacteur et protéger les aimants à -270°C du milieu extérieur.

Toutefois, la difficulté principale rencontrée reste la faisabilité du processus sur terre.

De la théorie à la pratique : ITER

Le projet ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor) vise à maîtriser la fusion nucléaire, Cependant, il n’est pas simple de reproduire le phénomène terre.

C’est en France que le projet d’un site ITER de 45 hectares se concrétise mais demeure un travail de longue haleine. En effet, un chantier colossal a débuté en 2010 dans les Bouches-du-Rhône à Saint-Paul-les-Durance. Après 10 ans de chantier, la construction du tout premier réacteur démarre et la création du premier plasma par ITER est prévue en 2027.

Le Complexe tokamak ITER (Photo : Les Nouveaux Médias/SNC ENGAGE, octobre 2021)

Pour parvenir à la création d’un tel réacteur, des pièces sont construites partout dans le monde et acheminées sur le site de construction. Seules les pièces non transportables, telles que les aimants en anneaux (17m et 24m de diamètre), sont construites et assemblées directement sur place. La création de bobines d’aimants supraconductrices de cette envergure est inédite. En tout, 10 000 tonnes d’aimants seront nécessaires à la création de ce tout premier réacteur ITER. De plus, l’assemblage des pièces requière des installations et des machines capables d’une précision extrême (inférieur au millimètre).

Cette installation unique au monde donnera naissance à un réacteur de 60 mètres de haut et 120 mètres de large.