C’est un petit exploit que vient de réaliser l’équipe coréenne du KSTAR, le réacteur expérimental coréen. Les chercheurs ont réussi à maintenir un plasma de 100 millions de degrés pendant 48 secondes, battant leur précédent record de 30 secondes, soit une amélioration de 266%. Maintenir le plasma à une telle chaleur est un exploit, car il s’agit du seuil nécessaire pour atteindre une réaction de fusion nucléaire.
Pour rappel, la fusion nucléaire est considérée comme le Saint-Graal énergétique et scientifique. Cette réaction se produit à l’intérieur de notre soleil, et n’utilise pas d’atomes lourds comme l’uranium, qui engendre des déchets nucléaires particulièrement toxiques, mais en petite quantité au regard de l’énorme quantité d’énergie produite. De plus, la fission et la fusion sont deux réactions nucléaires très différentes : la fission traduit la division d’un atome en deux atomes plus petits, alors que la fusion, elle, réunit deux atomes en un seul.
Cependant, alors que le soleil utilise sa propre gravité pour forcer la fusion d’atomes d’hydrogènes (du deutérium, un isotope de l’hydrogène et du tritium, un autre isotope de l’hydrogène) en atomes d’hélium (à hauteur de 500 millions de tonnes d’hydrogène par seconde), nous devons utiliser d’autres moyens parmi lesquels le plasma occupe une place centrale. Le site du projet ITER (en latin : le chemin, abréviation de International Thermonuclear Experimental Reactor) l’explique en quelques mots :
Un plasma est un gaz dont les atomes, sous l'effet de la température, ont été dissociés. Alors que dans les trois autres états de la matière (solide, liquide et gazeux) le noyau et les électrons des atomes sont étroitement liés, ils cessent de l'être dans un plasma. Changeant de nature, le gaz «ionisé » (autre appellation du plasma) change radicalement de propriétés.
Lorsque l'idée naquit de reproduire les réactions physiques qui surviennent au cœur du Soleil et des étoiles pour en exploiter la prodigieuse énergie, deux propriétés des plasmas se révélèrent d'une importance capitale : la conductivité électrique et la sensibilité aux champs magnétiques. Alors qu'un gaz est un isolant, un plasma est au contraire un bon conducteur de l'électricité que l'on peut confiner et « modeler » par un champ magnétique.
L'astrophysicien Lyman Spitzer (1914-1997), au début des années 1950, comprit tout le parti que l'on pouvait tirer de ces propriétés : en portant un plasma d'hydrogène à très haute température et en le confinant dans un champ magnétique, on pourrait créer des conditions propices à la fusion des noyaux — on recréerait la réaction nucléaire qui, depuis des milliards d'années, inonde l'univers de lumière et d'énergie.
Cependant, les scientifiques étaient loin de se douter des difficultés que le plasma présenterait. Alors qu’ils pensaient dompter la fusion nucléaire en quelques années, ils découvrirent rapidement que le quatrième état de la matière est un état complexe, qui était à l’époque mal étudié, et donc mal compris. Parvenir, aujourd’hui, à générer et maintenir le plasma a un tel niveau n’est possible qu’en se basant sur les décennies de recherche en la matière. C’est, en tout état de fait, l’héritage du travail acharné mené par nos ancêtres.
Enfin, le “carburant” nécessaire à la fusion, nous l’avons dit, ce sont des isotopes d’hydrogène. Comme le souligne le Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives, “le deutérium se trouve à l'état naturel dans l'eau de mer (33 g/m3). Le tritium peut, quant à lui, être fabriqué à partir du lithium que l'on trouve dans la croûte terrestre (20 mg/kg) ou dans les océans (0,00018 mg/m3).”
Et comme on l’a souligné précédemment, “quelques grammes de combustible suffiront pour déclencher et entretenir les réactions de fusion. Une centrale à fusion aura ainsi besoin de 100 kg de deutérium et de 3 tonnes de lithium (contre 1,5 million de tonnes de charbon pour une centrale thermique) pour fonctionner toute une année”. Un carburant virtuellement illimité, donc !
Pour répondre à la première question, nous utiliserons deux éléments : la sensibilité du plasma aux interventions extérieures et le fonctionnement d’une bombe H, dite “bombe à fusion nucléaire”. Nous l’avons souligné, le plasma est un état qui survient lorsqu’on porte un gaz à très haute température. L’une de ses propriétés, c’est qu’il est très fragile et difficile à maintenir. La moindre minuscule rencontre avec une quantité infinitésimale de matière peut suffire à faire chuter la température, et donc ‘annuler’ la réaction : le plasma redevient un gaz inoffensif. C’est pour cela qu’on utilise des champs magnétiques pour le modeler et le maintenir à bonnes distances des murs du réacteur.
Nombre d’entre vous auront sans doute en mémoire l’histoire de la bombe H, qui est une bombe à hydrogène utilisant en effet le principe de la fusion nucléaire. Cependant, cette bombe complexe est en réalité constituée de deux étages : le premier comprend une bombe atomique, utilisant du plutonium ; le second contient le mécanisme propre à la bombe à hydrogène. Ainsi, l’architecture de la bombe est primordiale : le second étage ne peut être utilisé de manière offensive sans le premier. Pour revenir à notre réacteur à fusion, il ne peut s’emballer car il nécessite une surveillance de tous les instants pour ne pas qu’il s’éteigne. Le moindre mauvais calcul, la moindre action inappropriée éteindrait simplement le réacteur.
La seconde question mérite une approche plus économique de la question énergétique : les cours récents de l’énergie ont mis à mal le portefeuille des belges, et plus particulièrement des plus démunis. Certes, certains seniors sont propriétaires de leur logement et peuvent donc compter sur ce “quatrième pilier”, mais pas tous. En outre, être propriétaire ne signifie pas forcément avoir les fonds pour entamer une rénovation pour améliorer sa performance énergétique. La question de l’approvisionnement de l’énergie reste donc cruciale afin de permettre aux seniors belges de vivre sereinement leur retraite. Au niveau européen, Eurostat rapporte qu’en 2022, l’Union européenne dépendait de ses importations pour 62,52% de sa consommation d’énergie. Le reste de l’énergie est produite sur le sol européen. En Belgique, ce taux d’importation est de 73,9%. Chez nos voisins français, ce taux est de 51,92%. En Estonie, il est de 6,15%, grâce à une combinaison de gains d’efficacité énergétique et d’une évolution du mix énergétique visant à promouvoir la production primaire d’énergie à partir de sources renouvelables. En d’autres termes, plus un pays est énergétiquement indépendant, moins les fluctuations du marché influent sur le prix de l’énergie, et ce faisant, les seniors en sont donc moins impactés.
“Fort bien” me direz-vous, “mais ce record est coréen, non pas belge. Quel intérêt pour notre contrée, et nos seniors ?”. Il est important de se rappeler que la course à la fusion nucléaire est un projet de coordination internationale. Le partenariat ITER, lancé à l’époque par Ronald Reagan et Mikhaïl Gorbatchev, et a survécu à l’effondrement de l’Union Soviétique ! Il est aujourd’hui toujours actif et poursuit ses recherches afin de mener à bien l’immense projet de réacteur en cours de construction. Ces recherches, peu importe leur origine, sont publiées dans des revues scientifiques, dans lesquelles les chercheurs expliquent en détail leur méthode, leurs outils et les paramètres utilisés, afin que d’autres équipes puissent répliquer et confirmer (ou, les cas échéant, infirmer) les résultats. Ces recherches sont donc partagées, et nous profitent également !
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