La quête du Saint Graal de l'énergie

Bon, remettons les choses dans leur contexte. L'énergie de fusion est essentiellement le Saint Graal de l'énergie propre. C'est ce qui alimente le soleil, ne produit aucune émission de carbone, génère un minimum de déchets radioactifs et utilise un combustible pratiquement illimité (l'hydrogène, que l'on peut extraire de l'eau). Si nous parvenions à maîtriser la fusion sur Terre, nous disposerions essentiellement d'une source d'énergie propre et illimitée capable de faire fonctionner la civilisation pendant des millénaires.

Alors, pourquoi n'avons-nous pas encore de centrales à fusion ? Parce que, les amis, c'est incroyablement difficile à réaliser.

Depuis plus de 70 ans, les scientifiques travaillent sur ce qu'on appelle le critère de Lawson — une règle mathématique qui leur indique si le plasma (l'état de la matière ultra-chaud où la fusion se produit) peut rester assez chaud et dense, assez longtemps, pour entretenir les réactions de fusion sans nécessiter un chauffage externe constant. Imaginez que vous essayiez de maintenir un feu de camp allumé dans des conditions extrêmement rudes. L'objectif est de rendre le feu assez chaud pour qu'il s'alimente lui-même.

Le problème, c'est que ce critère indiquait aux scientifiques quelles conditions étaient nécessaires, mais pas comment y parvenir de la manière la plus efficace.

L'analogie de la montagne qui aide vraiment

C'est là que ça devient intéressant. Les scientifiques du Princeton Plasma Physics Lab — qui, je pense sincèrement, méritent bien plus d'attention qu'ils n'en reçoivent — ont décidé d'aborder ce problème différemment.

Imaginez que le chemin vers l'allumage de la fusion soit une chaîne de montagnes. La destination (la fusion durable) se trouve de l'autre côté. L'approche traditionnelle a consisté essentiellement à essayer de grimper directement par le sommet le plus élevé : rendre le plasma super dense d'abord, puis injecter d'énormes quantités de chaleur jusqu'à ce que l'allumage se produise.

Mais ces chercheurs se sont dit : « Et s'il y avait un col de montagne ? Un moyen de contourner ? »

Leurs nouveaux calculs suggèrent que c'est absolument le cas. Au lieu d'augmenter la densité en premier, et si nous chauffions le plasma avant de le compresser ? C'est comme choisir de passer par un col de montagne plutôt que de grimper jusqu'au sommet. On atteint la même destination, mais on utilise beaucoup moins d'énergie pour y arriver.

Le Dr Luis Delgado-Aparicio l'a magnifiquement formulé : « Beaucoup d'entreprises veulent affronter la montagne de face et dépenser une énergie énorme pour y arriver. Passez plutôt par le col. Vous atteignez le même endroit de manière beaucoup plus intelligente, et vous utilisez bien moins d'énergie. »

C'est quoi, au juste, le « col de Cordey » ?

Alors, je dois en parler parce que c'est vraiment génial. Les chercheurs ont identifié ce qu'ils appellent le « col de Cordey » dans leur paysage mathématique.

En géographie, un col est un point bas entre deux sommets montagneux — essentiellement un passage naturel à travers les montagnes. En physique de la fusion, le col de Cordey représente le chemin le plus efficace pour franchir la limite entre le plasma qui nécessite un chauffage externe et le plasma capable de s'entretenir par fusion.

Voici une façon simple de le concevoir : les scientifiques mesurent l'efficacité de la fusion à l'aide d'une valeur appelée « Q ». Une valeur Q de 5 signifie que les réactions de fusion produisent cinq fois plus d'énergie que ce que vous y injectez. Dans un système idéalisé, le col de Cordey se situe autour de Q=5 — ce qui semble énorme, mais c'est en réalité le chemin le plus facile pour traverser. Le problème est que les systèmes de fusion réels présentent des complications (impuretés, champs magnétiques intenses) qui déplacent l'emplacement de ce col.

Comprendre où se situe réellement ce col pour n'importe quelle conception de réacteur est crucial pour savoir si l'ensemble du projet est seulement réalisable.

Pourquoi est-ce important pour l'avenir ?

Ces recherches pourraient avoir des implications massives pour la conception des futurs réacteurs à fusion, en particulier les tokamaks et les stellarators — ces dispositifs en forme de beignet qui utilisent des champs magnétiques puissants pour confiner le plasma à des températures plus chaudes que le cœur du soleil.

Voici ce qui m'enthousiasme : nous vivons une époque véritablement remarquable pour la recherche sur la fusion. Entre cette découverte de Princeton, la percée historique de la fusion par laser du National Ignition Facility et les milliards investis dans les entreprises privées de fusion, nous sommes plus proches que jamais d'une énergie de fusion pratique.

La fusion va-t-elle nous sauver du changement climatique dès demain ? Non. Ce sont encore des technologies complexes, coûteuses et qui ne verront pas le jour avant des années. Mais des découvertes comme ce raccourci de Princeton pourraient rendre la dernière étape du voyage beaucoup plus courte et moins coûteuse.

Après sept décennies à essayer de grimper la montagne, il s'avère qu'il y avait peut-être un itinéraire pittoresque depuis le début. Et personnellement ? Je suis partant.

Source : ScienceDaily