Des scientifiques américains annoncent une percée majeure – The Irish Times

Les scientifiques ont confirmé une percée majeure qui pourrait ouvrir la voie à une énergie propre abondante à l’avenir après plus d’un demi-siècle de recherche sur la fusion nucléaire.

Des chercheurs du US National Ignition Facility en Californie ont déclaré que les expériences de fusion avaient libéré plus d’énergie que ce qui avait été pompé par les énormes lasers à haute puissance du laboratoire, une réalisation historique connue sous le nom d’allumage ou de gain d’énergie.

La technologie est loin d’être prête à se transformer en centrales électriques viables – et n’est pas sur le point de résoudre la crise climatique – mais les scientifiques ont salué cette percée comme la preuve que la puissance des étoiles peut être exploitée sur Terre.

“La semaine dernière … ils ont tiré un tas de lasers sur une pastille de carburant et plus d’énergie a été libérée de cet allumage par fusion que l’énergie des lasers entrant”, a déclaré le Dr Arati Prabhakar, directeur des politiques au White House Office of Science. et la technologie. “C’est un exemple formidable de ce que la persévérance peut vraiment accomplir.”

L’énergie de fusion ouvre la perspective d’une énergie propre abondante : les réactions ne libèrent ni gaz à effet de serre ni sous-produits de déchets radioactifs. Un seul kilogramme de combustible de fusion, composé de formes lourdes d’hydrogène appelées deutérium et tritium, fournit autant d’énergie que 10 millions de kilogrammes de combustible fossile. Mais il a fallu 70 ans pour en arriver là.

S’exprimant lors de l’annonce mardi, Jill Hruby de la National Nuclear Security Administration, a déclaré que les États-Unis avaient “fait le premier pas timide vers une source d’énergie propre qui pourrait révolutionner le monde”.

Le National Ignition Facility est un vaste complexe du Lawrence Livermore National Laboratory près de San Jose. Il a été construit pour effectuer des expériences qui recréent, brièvement et en miniature, les processus déclenchés à l’intérieur des bombes nucléaires, permettant aux États-Unis d’entretenir leurs ogives nucléaires sans avoir besoin d’essais nucléaires.

Mais les expériences sont également des tremplins vers une énergie de fusion propre. Pour obtenir les réactions, les chercheurs lancent jusqu’à 192 lasers géants dans un cylindre d’or d’un centimètre de long appelé hohlraum. L’énergie intense chauffe le conteneur à plus de 3 m C – plus chaud que la surface du soleil – et baigne dans les rayons X une pastille de combustible de la taille d’un grain de poivre à l’intérieur.

Les rayons X enlèvent la surface de la pastille et déclenchent une implosion semblable à une fusée, entraînant des températures et des pressions extrêmes que l’on ne voit qu’à l’intérieur des étoiles, des planètes géantes et des détonations nucléaires. L’implosion atteint des vitesses de 400 km par seconde et provoque la fusion du deutérium et du tritium.

Chaque paire fusionnante de noyaux d’hydrogène produit un noyau d’hélium plus léger et une bouffée d’énergie selon l’équation d’Einstein E=mc2. Le deutérium est facilement extrait de l’eau de mer, tandis que le tritium peut être fabriqué à partir du lithium présent dans la croûte terrestre.

Dans la dernière expérience, les chercheurs ont pompé 2,05 MJ d’énergie laser et ont obtenu environ 3,15 MJ – un gain d’environ 50 % – un signe que les réactions de fusion dans la pastille entraînaient d’autres réactions de fusion.

Tout en saluant la nouvelle, la communauté scientifique irlandaise a minimisé ses implications immédiates pour la production d’énergie.

Le professeur Ronan McNulty, physicien à l’University College de Dublin, a déclaré que bien qu’il s’agisse d’une étape importante et encourageante dans la recherche sur la fusion, les attentes devraient rester raisonnables.

« La fusion en tant que source d’énergie viable ne sera pas disponible demain ni même dans cinq ans. Cependant, à long terme, je pense que c’est la solution ultime pour obtenir une énergie propre et illimitée.

Le Dr Cormac O’Raifeartaigh, maître de conférences en physique à l’Université technologique du Sud-Est, a déclaré qu’il s’agissait d’une “véritable avancée quoique plutôt faible”, mais qu’il restait encore du chemin à parcourir.

“Il y a le vieux truc, vous savez, si nous mettions autant d’argent dans la fusion que dans la fabrication d’armes et de choses, nous l’aurions craqué il y a des années. Mais cela semble progresser à un rythme très, très lent », a-t-il déclaré.

À l’École de physique théorique de l’Institut d’études avancées de Dublin, le professeur Denjoe O’Connor a déclaré qu’il s’agissait d’une “superbe” nouvelle, mais que la réalisation était relativement faible par rapport à d’autres percées scientifiques telles que la découverte des ondes gravitationnelles ou la particule de Higgs.

“C’est une preuve de concept”, a-t-il déclaré. « C’est une réussite scientifique. Le véritable défi pour l’utiliser est un défi d’ingénierie.

Alors que la pastille utilisée dans cette expérience a libéré plus d’énergie que les lasers mis en place, le calcul n’inclut pas les quelque 300 MJ nécessaires pour alimenter les lasers en premier lieu. Les lasers NIF tirent environ une fois par jour, mais une centrale électrique devrait chauffer les cibles 10 fois par seconde. Ensuite, il y a le coût des cibles. Celles utilisées dans l’expérience américaine coûtent des dizaines de milliers de dollars, mais pour une centrale électrique viable, elles devraient coûter des centimes. Un autre problème est de savoir comment extraire l’énergie sous forme de chaleur.

Le Dr Kim Budil, directeur du Lawrence Livermore National Laboratory, a déclaré qu’avec un investissement suffisant, “quelques décennies de recherche pourraient nous mettre en mesure de construire une centrale électrique”. Une centrale électrique basée sur une technologie alternative utilisée au Joint European Torus (JET) dans l’Oxfordshire pourrait être prête plus tôt, a-t-elle ajouté.

“Dans certains sens, tout change, dans un autre, rien ne change”, a déclaré Justin Wark, professeur de physique à l’Université d’Oxford et directeur de l’Oxford Center for High Energy Density Science.

« Ce résultat prouve ce que la plupart des physiciens ont toujours cru : la fusion en laboratoire est possible. Cependant, les obstacles à surmonter pour fabriquer quoi que ce soit comme un réacteur commercial sont énormes et ne doivent pas être sous-estimés.

Demander combien de temps cela pourrait prendre pour surmonter les défis, a déclaré M. Wark, revient à demander aux frères Wright combien de temps il faudrait pour construire un avion pour traverser l’Atlantique juste après leur vol inaugural. “Je comprends que tout le monde veut penser que c’est la grande solution à la crise énergétique. Ce n’est pas le cas, et quiconque le dit avec certitude est trompeur.

“Il est hautement improbable que la fusion ait un impact sur une échelle de temps suffisamment courte pour avoir un impact sur notre crise actuelle du changement climatique, il ne doit donc pas y avoir de relâchement de nos efforts à cet égard”, a-t-il ajouté.

« Les derniers résultats montrent aussi que la science fondamentale fonctionne – les lois de la physique ne nous empêchent pas d’atteindre l’objectif – les problèmes sont techniques et économiques. Comme l’a dit un jour Niels Bohr, le physicien atomique lauréat du prix Nobel, “la prédiction est très difficile, surtout lorsqu’il s’agit de l’avenir”.