Le 20 janvier à Hefei, en Chine, le « soleil artificiel », un dispositif expérimental de fusion nucléaire, a établi un record en maintenant un plasma à 100 millions de degrés Celsius pendant 1 066 secondes. Cette avancée marque un pas important vers la création de réacteurs à fusion capables de produire de l’électricité propre à grande échelle.
Le « soleil artificiel »
C’est un dispositif qui simule le processus de fusion nucléaire au cœur du soleil. En contrôlant et en maintenant le fonctionnement d’un plasma à très haute température, il permet de réaliser des réactions de fusion nucléaire, libérant ainsi une énorme quantité d’énergie. Cette technologie pourrait résoudre définitivement les problèmes énergétiques de l’humanité et transformer profondément nos modes de production et de vie.
Ce dispositif a été inventé au début des années 1950 par les physiciens soviétiques Igor Tamm et Andreï Sakharov sur une idée originale du physicien Oleg Lavrentiev, l’acronyme tokamak[1], en français, « chambre toroïdale avec bobines magnétiques ».
Dans un tokamak, la fusion de noyaux atomiques légers comme le deutérium et le tritium produit des atomes plus lourds et libère de l’énergie sous forme de chaleur, absorbée par les parois. L’énergie libérée pourrait être convertie en chaleur, utilisée pour produire de la vapeur, alimenter des turbines et générer de l’électricité, comme dans une centrale classique.
La percée et sa signification[2]
Le fait d’avoir réussi pour la première fois à maintenir une température de 100 millions de degrés pendant plus de 1 000 secondes est une avancée significative.
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Construit en 2006 à Hefei, l’appareil expérimental de fusion nucléaire par confinement magnétique EAST (Experimental Advanced Superconducting Tokamak – Tokamak supraconducteur avancé) a été conçu pour explorer des modes de fonctionnement en plasma à impulsion longue, avec des paramètres élevés et un fort confinement stable. Ce n’est qu’en prolongeant la durée de fonctionnement que l’on peut créer les conditions nécessaires pour produire de l’énergie issue de la fusion sur une période prolongée.
Atteindre une température de 100 millions de degrés pendant 1 000 secondes marque une étape historique, considéré comme une référence clé pour démontrer l’exploitabilité des réacteurs à fusion : pour la première fois, l’humanité a réussi à simuler sur un appareil expérimental les conditions nécessaires au fonctionnement stable et efficace des réacteurs de fusion du futur.
Pour parvenir à ce résultat, l’équipe de recherche a franchi plusieurs étapes cruciales : en 2012, elle a atteint une durée de 30 secondes ; en 2016, 60 secondes ; et en 2023, 403 secondes. Pour que l’énergie de fusion puisse réellement être utilisée par l’humanité, les réacteurs futurs devront fonctionner sur des durées dépassant le millier de secondes. Ce résultat représente une avancée majeure pour l’appareil EAST et pour la recherche dans le domaine de la fusion par confinement magnétique. Il constitue un jalon essentiel entre la recherche fondamentale expérimentale et les applications technologiques.
En plus des 1 000 secondes, un autre chiffre du récent « soleil artificiel » suscite l’attention : 100 millions de degrés Celsius qui font référence à la température des électrons dans le plasma, atteignant plus de 8,5 keV (kiloelectronvolts), soit environ 9 keV. Converti en Celsius, cela correspond à 100 millions de degrés. Maintenir et confiner un plasma à une température aussi élevée est justement l’un des avantages du Tokamak.
Cette réussite souligne la capacité de la Chine à jouer un rôle clé dans le développement des technologies de fusion, ouvrant la voie à une énergie propre et durable pour l’avenir. Cette avancée rapproche l’humanité de la construction de réacteurs à fusion capables de produire de l’électricité propre à grande échelle.
La fusion deutérium-tritium : un chemin scientifique prometteur
La production d’énergie de fusion par la réaction entre le deutérium et le tritium a démontré sa faisabilité scientifique dès les années 1990. Aux États-Unis, l’Université de Princeton a été pionnière en validant cette réaction dans un laboratoire. Plus récemment, en Europe, des expériences menées avec un Tokamak ont permis de générer 68 mégajoules d’énergie de fusion à partir d’une réaction deutérium-tritium.
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Cette réaction deutérium-tritium représente une voie scientifique essentielle pour résoudre les problèmes énergétiques du futur.
Sommes-nous encore loin du but ?
Bien que la production d’électricité par fusion nucléaire reste un défi gigantesque, les progrès récents, notamment ceux réalisés avec le Tokamak EAST, raccourcissent considérablement le chemin vers cette technologie révolutionnaire. Selon les experts, il reste encore plusieurs étapes importantes, notamment à concevoir des matériaux robustes capables de résister aux bombardements intenses de particules de plasma sur les parois des réacteurs ; à stabiliser la production d’énergie : les résultats doivent être reproductibles à plus grande échelle ; à construire des réacteurs à fusion : il faudra développer des infrastructures capables de convertir l’énergie de fusion en électricité de manière rentable et continue ; à réduire les coûts : la fusion doit être économiquement viable pour concurrencer les énergies fossiles et renouvelables.
L’objectif est encore à des décennies de réalisation, cette percée est un jalon significatif. Si la fusion devient une réalité, elle pourrait fournir une source d’énergie propre, presque infinie, et transformer profondément la société humaine.
Quels impacts sur la vie humaine et l’atmosphère ?
L’énergie de fusion nucléaire présente des avantages uniques : des matières premières abondantes, une sécurité et une efficacité élevées, ainsi qu’une propreté et un faible impact carbone. Utiliser cette énergie pour produire de l’électricité pourrait fournir une énergie propre avec des émissions de carbone presque nulles.
L’application la plus directe du « soleil artificiel » est de résoudre les problèmes énergétiques. Si l’humanité peut vraiment exploiter l’énergie de fusion, cela marquera une immense révolution. Si nous parvenons à générer de l’énergie de fusion stable et durable en laboratoire, ce sera une révolution énergétique majeure pour l’humanité.
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Les sous-produits de la réaction de fusion nucléaire sont principalement de l’hélium, une énergie propre, très respectueuse de l’environnement. Cette technologie est en parfaite adéquation avec l’objectif de neutralité carbone que nous cherchons à atteindre.
Conclusion
Au niveau mondial, le chemin vers la fusion est encore long. Cependant, grâce aux progrès des vingt dernières années, notamment les résultats obtenus avec le Tokamak supraconducteur intégral EAST, on a considérablement raccourci le processus de recherche sur les futurs réacteurs à fusion.
[1] Tokamak Cf. WIKIPEDIA.
[2] Avec le dispositif « SWORD » la Chine franchit un nouveau cap vers la fusion nucléaire, Adélie Clouet d’Orval, Geo, le 22/01/2025
