Il faut être positif, une fois de plus l'étude et l'application aboutissent à des résultats concrets malgré de nombreux détracteurs : dans le domaine énergétique pour la troisième fois, le troisième résultat positif a été répété par le Installation nationale d'allumage (NIF) du Lawrence Livermore National Laboratory, en Californie, non conçu comme une centrale électrique mais pour recréer et étudier les réactions qui se produisent lors des explosions thermonucléaires.
Le Laboratoire étudie et conçoit actuellement des systèmes de production d'énergie nucléaire par fusion, une technologie futuriste censée être capable de résoudre la plupart des problèmes énergétiques de la planète, en produisant des quantités presque illimitées d'énergie sans émissions de gaz à effet de serre avec une production négligeable de radioactivité. déchets.
Au cours des dernières décennies, les chercheurs du NIF ont étudié pour atteindre la fusion nucléaire, l’un des objectifs les plus ambitieux de toutes les sciences appliquées dans le domaine de l’énergie. En réalité, un premier résultat significatif avait été obtenu Décembre 5 2022, mais avec une production d’énergie limitée. Encore trop peu pour une exploitation rentable, mais une étape importante qui a montré clairement que nous étions sur la bonne voie.
Prenons un peu de recul, l'allumage par fusion se produit lorsque la puissance thermique des particules alpha produites par les réactions de fusion nucléaire dépasse les effets de refroidissement des pertes liées par exemple aux émissions de rayons X et à l'expansion par implosion. Lorsqu’une quantité suffisante de ces particules est absorbée dans la couche de combustible à haute densité, une vague de réactions de fusion est générée et se propage dans le combustible froid, un mélange de deutérium et de tritium (deux isotopes de l’hydrogène) qui entoure la chaleur ponctuelle. Lorsque le dépôt d’énergie par les particules contribue à plus de 50 % au chauffage du carburant, une boucle de rétroaction auto-entretenue est générée, ce qui entraîne une amplification explosive de la production d’énergie.
En termes simples, un réacteur à fusion nucléaire fonctionne donc comme un amplificateur d'énergie et le gain obtenu est donné par le rapport entre l'énergie produite par la réaction de fusion et celle absorbée par le combustible qui est déclenchée par des faisceaux laser focalisés de haute énergie. petit cylindre doré, appelé hohlraum, qui contient la sphère de carburant. Cette méthode, dite indirecte, exploite les rayons X produits par l'interaction entre le laser et lehohlraum pour comprimer la sphère de carburant, assurant une meilleure symétrie de compression que l'approche directe.
Il faut comprendre que la difficulté est aussi liée au combustible utilisé qui est à l'état plasma, en termes simples : un gaz ionisé constitué d'un ensemble d'électrons et d'ions et globalement neutre (c'est-à-dire dont la charge électrique totale est nulle).
Le plasma est considéré comme le quatrième état de la matière, qui se distingue donc des états solide, liquide et gazeux, tandis que le terme « ionisé » indique qu'une fraction assez importante d'électrons est arrachée aux atomes respectifs. Elle existe également dans la nature sur Terre bien que relativement rare (éclairs et aurores boréales), mais dans l'Univers elle constitue plus de 99 % de la matière connue (les étoiles sont sous forme de plasma).
Une autre difficulté est que le combustible nécessaire à la production d'énergie doit être maintenu à une densité suffisamment élevée et pendant une durée suffisamment longue.
Le premier résultat passionnant a été obtenu avec l’expérience de Décembre 5 2022, lorsque le NIF avait dépassé le seuil d'allumage, produisant 3,15 mégajoules (MJ) d'énergie de fusion en utilisant 2,05 MJ d'énergie laser.
Pour comprendre la puissance de « déclenchement » du laser, le NIF utilise 192 faisceaux laser capables de libérer sur la cible la même puissance instantanée requise en moyenne par l'ensemble du réseau électrique américain.
En fait, le Juillet 30 2023, le laser NIF appliquant toujours 2,05 MJ d'énergie à la cible, a obtenu 3,88 MJ de production d'énergie. L'expérience a été répétée leOctobre 8 2023 et pour la troisième fois, le NIF a réalisé un allumage en utilisant moins d'énergie laser (1,9 MJ), produisant un rendement inférieur à 2,4 MJ. Quelques jours plus tard, le Octobre 30 2023, le NIF a établi un nouveau record, en utilisant pour la première fois une plus grande quantité d'énergie d'allumage (2,2 MJ) et en atteignant 3,4 MJ d'énergie de fusion, la deuxième production de neutrons la plus élevée jamais atteinte.
Une avancée importante mais, même si un gain énergétique net a été réalisé, la construction d’une centrale nucléaire à fusion prendra encore beaucoup de temps. Certes, les succès survenus en 2023 ont désavoué ceux qui considéraient l’exploitation de l’énergie nucléaire par fusion comme une chimère ; les détracteurs s'appuyaient sur l'hypothèse qu'il serait impossible d'atteindre le niveau de précision nécessaire avec des lasers pour enflammer le carburant qui, à son tour, devait être maintenu dans l'état physique nécessaire.
Les résultats sont désormais encourageants et - même s'il faudra encore une dizaine d'années pour pouvoir utiliser cette énergie propre et durable - nous devons continuer à investir dans la formation d'ingénieurs et de chercheurs qui, grâce à leur engagement, seront en mesure d'assurer un avenir meilleur. pour tout le monde.
(article initialement publié sur https://www.ocean4future.org)
Image : Laboratoire national Lawrence Livermore / Web
