2023-12-22 10:38:39
Point d’inflexion
«C’est un grand jour… Aujourd’hui, nous sommes ici pour parler de la fusion [nuclear]la combinaison de deux particules [atómicas] dans une. La semaine dernière, au Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) en Californie, des scientifiques du National Ignition Center (NIF) ont réussi un allumage par fusion, c’est-à-dire qu’ils ont créé plus d’énergie à partir des réactions de fusion que l’énergie utilisée pour lancer le processus.1 La personne qui a prononcé ces mots le 13 décembre 2022 lors de la conférence de presse était Jennifer Granholm, Secrétaire du Département de l’Énergie des États-Unis. Et il a ajouté : « C’est la première fois que cela est réalisé en laboratoire partout dans le monde. En termes simples, il s’agit de l’une des prouesses scientifiques les plus impressionnantes du 21e siècle.
La déclaration du secrétaire Granholm n’est pas surprenante puisque nous pourrions assister à un moment Spoutnik qui bouleversera le terrain géopolitique dans les décennies à venir, comme il l’a exprimé en 2019 Nicolas Negroponteco-fondateur et premier directeur du célèbre MIT Media Lab (1985) au Massachusetts Institute of Technology (MIT) : « Si quelqu’un maîtrise la fusion nucléaire, cela changera les règles du jeu. »2
Contrairement à la mauvaise presse que l’énergie de fission nucléaire a – les bombes atomiques larguées sur Hiroshima et Nagasaki, la catastrophe de Tchernobyl, pour n’en citer que quelques-unes -, la fusion nucléaire offre des avantages significatifs : d’une part, l’énergie résultant de l’union des atomes peut être de cinq jusqu’à dix fois supérieure à son homologue, la fission nucléaire, et sans le fardeau environnemental des déchets radioactifs ou des gaz à effet de serre ; D’autre part, le combustible utilisé dans la fusion nucléaire est constitué d’atomes d’hydrogène, l’élément chimique le plus abondant dans l’Univers ; En ce sens, les océans constituent une source de carburant quasiment inépuisable.
Malgré ces avantages comme avenir de l’énergie propre, les conditions pour parvenir à l’allumage par réaction de fusion nucléaire ne sont pas si favorables :3 Des températures égales ou supérieures à celles de notre Soleil – de l’ordre de millions de degrés Celsius – sont nécessaires pour produire du plasma – un gaz hautement ionisé, le quatrième état de la matière – capable de promouvoir et d’entretenir des réactions de fusion nucléaire. Soleil et autres étoiles. À l’échelle cosmique, la masse colossale des étoiles parvient à comprimer gravitationnellement l’hydrogène de telle sorte que la fusion nucléaire soit garantie.
Réussir le transfert de la fusion nucléaire observée dans les étoiles ici sur Terre a nécessité le développement de deux jalons technologiques : la bombe à hydrogène – ou bombe thermonucléaire « H » – et le laser à haute énergie. Le premier d’entre eux, ainsi que la création du LLNL lui-même, trouvent leurs racines dans des projets militaires qui, bien qu’ils aient été conçus pour faire progresser le développement d’armes de destruction massive, ouvrent aujourd’hui la voie à un avenir énergétique abondant. De ce point de vue, il n’est pas surprenant que le titre du responsable du projet au NIF soit « Directeur du programme de physique des armes ». S’il est vrai que l’on vante les bénéfices potentiels de l’énergie de fusion nucléaire dans le secteur civil, il ne faut pas oublier que le développement de la bombe à hydrogène était sur le point d’enflammer l’atmosphère.
Château Bravo
L’heure locale sur l’atoll de Bikini, dans les Îles Marshall, est 4 h 29 le 1er mars 1954. Ralph Freedmaningénieur en armes nucléaires aujourd’hui âgé de 24 ans, est à bord de l’USNS Ainsworth avec d’autres scientifiques nucléaires de Los Álamos, où il sera un témoin privilégié de la mise en œuvre des idées du physicien Édouard Teller et du mathématicien Stanislas le pêcheur vaincre le pouvoir destructeur de la bombe atomique. L’idée révolutionnaire de destruction massive du duo Teller-Ulam est de canaliser les rayons X d’une explosion nucléaire contrôlée pour comprimer le combustible de fusion (les isotopes de l’hydrogène)1 jusqu’au point d’inflammation ; La combinaison de ces deux étages en un seul appareil produit une puissance de destruction supérieure à celle de la bombe atomique par fission.
Par le mégaphone de l’USNS Ainsworth le compte à rebours se fait entendre : moins de deux minutes jusqu’à la détonation de Château Bravo, le nom de code attribué à la bombe à hydrogène. Les scientifiques de Los Alamos et d’autres membres du personnel commencent à se rassembler sur le pont. Ralph apprend qu’un des scientifiques a oublié ses lunettes de protection pour voir directement la détonation. Malgré ses 24 ans, Ralph a vu plusieurs détonations nucléaires et champignons dans le désert du Nevada, alors il tend ses lunettes au scientifique oublieux, et tourne le dos à l’horizon où la détonation est sur le point de se produire : il sera témoin d’une autre révélation.
La tension grandit avec le compte à rebours, elle devient palpable, et certains scientifiques parviennent à peine à cacher leurs pensées catastrophiques qui envisagent une possible Fin du Monde. Selon ses calculs, compte tenu de la quantité d’hydrogène présente dans l’atmosphère terrestre, il y a une probabilité sur un million que cela suffise à l’explosion de Château Bravo mettre le feu à tout cela. Ce n’est pas en vain que certains scientifiques du projet Manhattan ont écrit directement au président. Harry S.Truman l’avertissant qu'”une arme comme celle-ci ne peut être justifiée sur aucune base éthique”, cependant, le compte à rebours final pour son test de détonation touche à sa fin.
Puis, l’explosion thermonucléaire a inondé l’horizon. Le jeune Freedman a non seulement été témoin de la réaction sur les visages des scientifiques, mais aussi d’une horreur involontaire lorsqu’il a observé les os du visage de chacun d’entre eux. L’énergie libérée par l’explosion était accompagnée d’un rayonnement de haute énergie, notamment des rayons X – la « lumière Teller » – qui révélaient un spectacle sous la peau. «Devant moi», se souvient Freedman, «il y avait des squelettes. Leurs visages n’étaient plus humains. Uniquement les os de la mâchoire et les orbites. Des rangées de dents. Des crânes.4
Une minute seulement après l’explosion, le champignon nucléaire s’étendait sur 7 kilomètres de diamètre et 14 kilomètres de hauteur et continuait de croître, comme le craignaient les scientifiques. Heureusement, le champignon atomique a stoppé son avancée. Des calculs ultérieurs ont montré que l’explosion avait été 250 % plus puissante que prévu. Cependant, à ce moment-là, alors que la boule de feu remplissait de plus en plus l’horizon, la fin du monde semblait n’être qu’une question de minutes.
L’explosion a provoqué l’évacuation des atolls des Îles Marshall ; Le corail pulvérisé par la bombe était désormais du talc radioactif qui voyageait dans l’air, couvrant des kilomètres à la ronde. Presque ironiquement, Aikichi Kuboyamaun opérateur radio à bord du bateau de pêche japonais Dragon chanceux numéro cinq, Situé à plus de 50 kilomètres de la zone réglementée au moment de l’explosion, il mourra 6 mois plus tard à cause du corail radioactif auquel il fut exposé avec le reste de l’équipage. L’événement Château Bravo Elle a été classée comme la pire catastrophe radiologique de l’histoire.
Vers une utilisation civile de la fusion nucléaire
La construction de la bombe à hydrogène n’aurait pas été possible sans le lobbying politique audacieux d’Edward Teller et Ernest O. Lawrence —scientifique clé dans l’enrichissement de l’uranium pendant le projet Manhattan—avant le président Truman. Ses compétences politiques ont non seulement obtenu l’approbation pour la construction de la bombe mais aussi la création d’un laboratoire de radiation axé sur son développement appartenant à l’Université de Californie, située à Livermore, à seulement 6 kilomètres du campus de Berkeley. Son premier directeur sera Ernest Lawrence lui-même, qui débutera ses activités au printemps 1950 ; À sa mort, le laboratoire sera rebaptisé Lawrence Livermore National Laboratory.
En 1957, après le succès de Château Bravo, certains scientifiques ont commencé à explorer les applications civiles de l’énergie de fusion nucléaire, mais sans recourir à un détonateur impliquant une réaction de fission nucléaire. Un autre défi consistait à déterminer l’explosion de fusion minimale possible pour obtenir un gain énergétique net. Trois ans plus tard, John H. Nuckolls – futur directeur du LLNL lui-même en 1988 – arrivait à la conclusion que la compression d’un milligramme d’isotopes d’hydrogène – deutérium et tritium – à haute pression suffirait à obtenir un gain net d’énergie.5, 6 De plus, un laser à haute énergie pourrait être utilisé pour déclencher des réactions de fusion à l’intérieur de la capsule.
L’idée était théoriquement fondée, mais l’approche s’est avérée trop innovante pour les années 1960 – la science des matériaux, l’électronique et les lasers n’étaient pas suffisamment mûrs pour valider les calculs de Nuckolls – et le projet a donc été presque enterré. Cependant, l’idée a été financée dans les années suivantes car il y avait des applications militaires impliquant l’utilisation de lasers, en plus des rapports de renseignement sur l’avancement des programmes russes de fusion laser et la crise pétrolière qui a suivi en 1970.
Sans aucun doute, tous ces facteurs ont conduit et ouvert la voie au succès annoncé le 13 décembre par le secrétaire Granholm. Même si l’expérience n’a duré que quelques fractions de secondes, elle a stimulé l’esprit de compétition d’autres pays, principalement la Chine, dans la recherche d’une hégémonie technologique dans le domaine de la fusion nucléaire. En un peu plus d’un demi-siècle, une nation a pu libérer le pouvoir destructeur de l’atome grâce à la fission et à la fusion nucléaires. Dans les deux cas, le catalyseur a été la suprématie militaire : maintenir un avantage destructeur sur les adversaires. Le contrôle de l’énergie grâce à la fusion peut ouvrir la voie à un avenir de prospérité sans précédent pour nous tous. La question désormais n’est pas de savoir si nous serons techniquement capables d’y parvenir, mais si nous possédons suffisamment de bon sens en tant qu’espèce pour transformer ce pouvoir en un avenir brillant et non plein de cendres.
Les références.
1.Département américain de l’Énergie. Table ronde : Percée dans la fusion nucléaire. Youtube (2022).
3.Asimov, je. Nouveau guide scientifique. (Plaza & Janes Editories Sa, 1985).
5.Nuckolls, JH Premiers pas vers l’énergie de fusion inertielle (IFE) (1952 à 1962). (1998).
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