Diverses techniques de fusion nucléaire attendent une percée avec des idées radicalement nouvelles ou de meilleurs concepts

Dans un article publié à l'origine dans "Physics of Plasma", la société Max Planck a résumé de manière brève et concise l'état actuel des différents systèmes de fusion nucléaire. Le plus intéressant dans ce contexte est certainement ce que l'on appelle le triple produit, qui représente la densité des noyaux atomiques disponibles, leur température et la durée d'un état stable sous la forme d'une multiplication de ces valeurs.

Si le résultat est suffisamment élevé, le seuil d'un bilan énergétique positif est dépassé par la technologie concernée. Cela signifie que la quantité d'énergie produite est supérieure à la quantité d'énergie consommée. C'est exactement ce qui a été réalisé pour la première fois avec la fusion laser en 2021. L'installation de recherche américaine "National Ignition Facility" a envoyé de la lumière laser sur des sphères métalliques.

Les rayons X ainsi déclenchés chauffent l'hydrogène à l'intérieur à la température requise. Dans le même temps, la pression dans le système fermé augmente considérablement, ce qui accélère la fusion nucléaire. En fin de compte, l'énergie thermique dépasse l'énergie laser requise.

Dans une étape ultérieure, on peut également tirer directement sur la sphère jusqu'à ce qu'elle implose, mais sans rayons X supplémentaires. Cependant, cette méthode n'est pas encore très fiable. Et malheureusement, une nouvelle sphère doit être insérée à chaque fois. Cette méthode ne permet pas d'assurer un fonctionnement continu, ce qui serait nécessaire pour une centrale électrique.

Le bilan énergétique rencontre la réalité

En théorie, un tokamak - un gigantesque électro-aimant à l'intérieur duquel circule du plasma chauffé par rayonnement externe et par chauffage interne - est précisément capable de fonctionner en continu. Cependant, le besoin en énergie est si énorme que même ITER, le premier réacteur de fusion nucléaire entièrement fonctionnel encore en construction, ne pourrait pas produire d'électricité, bien au contraire.

Cependant, la technologie est mûre, fait l'objet de recherches depuis des décennies et convient à une centrale électrique commerciale si le surplus d'énergie est un jour atteint. Cela ne signifie pas qu'un autre concept ne puisse pas encore prendre le pas sur les idées éprouvées. Par exemple, il est prévu de générer une pression supplémentaire dans un tokamak. Cela permettrait de réduire considérablement la température requise, ce qui signifie que ce principe est au moins en passe d'être réalisable. Le triple produit correspond à celui du tokamak JT-60U de Naka, au Japon. Cela signifie qu'il faut dix fois plus d'énergie qu'il n'est possible d'en produire.

D'autres idées visent à utiliser l'énergie d'impact pour provoquer une augmentation soudaine de la pression et de la température. "First Light Fusion", une entreprise dérivée de l'Université d'Oxford, met à feu une capsule remplie d'hydrogène. Les ondes de choc déclenchées sont censées générer la pression nécessaire pour créer de meilleures conditions pour la fusion nucléaire. Cependant, seule l'idée de base est claire, la mise en œuvre reste nébuleuse.

Dans les entreprises TAE et Helion, deux paquets déjà transformés en plasma sont projetés dans un champ magnétique à une vitesse maximale et entrent directement en collision l'un avec l'autre. Cependant, jusqu'à présent, il faut investir mille fois plus d'énergie dans ce système qu'on n'en reçoit en retour.

Des conditions semblables à celles qui règnent au cœur du soleil : les idées ne manquent pas et la recherche se poursuivra, car l'objectif, encore lointain, est bien trop tentant.