Et si nous pouvions exploiter le même processus qui alimente le soleil pour créer une énergie propre et presque illimitée ici sur Terre ? La fusion nucléaire a attiré l’attention mondiale comme une percée potentielle dans la lutte pour un avenir durable. Souvent appelée le « Saint Graal » de l’énergie, elle promet une énergie abondante, propre, et avec très peu de déchets.
Cependant, la fusion est loin d’être une solution énergétique pratique. Son plus grand potentiel réside dans le fait de compléter la fission nucléaire, une technologie éprouvée et évolutive qui alimente le monde de manière fiable depuis des générations. Ensemble, ces deux technologies pourraient façonner un avenir énergétique équilibré et durable.
La fission consiste à scinder des atomes lourds comme l’uranium, libérant de l’énergie dans une réaction en chaîne. Cette méthode alimente les villes depuis le milieu du 20e siècle et génère actuellement environ 10 % de l’électricité mondiale, dont près de 70 % en France provient de la fission nucléaire. Bien qu’elle produise des déchets radioactifs à longue durée de vie nécessitant un stockage soigneux, les avancées dans les cycles de combustible fermé abordent ce défi en recyclant le combustible usé en nouveau matériau, réduisant ainsi considérablement les déchets et prolongeant les réserves de combustible.
La fusion, en revanche, consiste à unir des atomes d’hydrogène pour créer de l’hélium, libérant ainsi encore plus d’énergie que la fission. Elle est plus propre, produisant uniquement des déchets à courte durée de vie, et est intrinsèquement sûre. Si quelque chose perturbe la réaction, elle s’arrête. Cependant, réaliser la fusion sur Terre nécessite de recréer des conditions plus chaudes que le noyau du soleil, ce qui représente un défi scientifique colossal.
Pensez-y de cette manière : la fission consiste à casser un grand puzzle en morceaux plus petits, tandis que la fusion consiste à assembler de minuscules morceaux pour en créer un plus grand. Les deux libèrent de l’énergie, mais la fusion reste le puzzle le plus difficile à résoudre, et c’est ce qui la rend si excitante.
Au cœur de la fusion se trouve le plasma, un état de la matière superchauffé où les atomes perdent leurs électrons et se déplacent librement. Pour atteindre la fusion, le carburant hydrogène doit être chauffé à plus de 100 millions de degrés Celsius, soit plus de six fois plus chaud que le noyau du soleil. À ces températures, les noyaux d’hydrogène se fusionnent, libérant une énergie immense.
Contenir le plasma est un défi majeur. Il doit être empêché de toucher les parois du réacteur ou de se refroidir, en utilisant des champs magnétiques ou des lasers pour le maintenir en suspension, comme si l’on tenait une méduse en l’air sans qu’elle touche quoi que ce soit. Cet exploit d’ingénierie complexe est ce qui rend la fusion si difficile à mettre à l’échelle.
La densité d’énergie inégalée de la fusion signifie qu’un seul verre d’eau de mer contient suffisamment d’hydrogène pour alimenter une maison pendant toute une année, en faisant une source de carburant abondante et propre qui pourrait révolutionner l’énergie. Malgré ce potentiel, la mise à l’échelle de la fusion pour qu’elle devienne une solution commerciale reste un obstacle important.
Les recherches sur la fusion progressent rapidement. En 2021, le Tokamak expérimental à haute température supraconducteur de Chine (EAST), surnommé « Soleil artificiel », a battu des records en maintenant un plasma à plus de 160 millions de degrés Celsius pendant 20 secondes et en maintenant un plasma haute température pendant 400 secondes. Les États-Unis ont également réalisé des progrès significatifs. En décembre 2022, la National Ignition Facility (NIF) a atteint « un gain net d’énergie », générant plus d’énergie à partir d’une réaction de fusion qu’il n’en a fallu pour la démarrer. En février 2024, la NIF a surpassé cette étape, produisant 5,2 mégajoules d’énergie, suscitant un nouvel optimisme mondial.
Au Japon, le projet Fusion par Tokamak supraconducteur avancé (FAST), lancé en 2024, vise à générer de l’énergie par fusion d’ici la fin des années 2030. L’expertise du Japon en superinformatique optimise les simulations de plasma, tandis que des entreprises comme Kyoto Fusioneering développent des systèmes énergétiques intégrés. Le projet ITER en Europe, le plus grand projet de fusion de l’histoire, réunit 35 nations autour d’une mission commune visant à réaliser des réactions de fusion soutenues. Souvent appelé le « CERN de la fusion », ITER incarne l’esprit de collaboration mondiale nécessaire pour relever les défis techniques de la fusion.
La fusion n’est pas encore évolutive car elle ne peut pas répondre de manière efficace ou abordable aux demandes mondiales en matière d’énergie. Maintenir des températures extrêmes, contenir précisément le plasma et développer des matériaux avancés restent des défis d’ingénierie non résolus. Alors qu’ITER vise un premier plasma d’ici 2034, une énergie de fusion à grande échelle ne semble pas probable avant 2050, selon la plupart des experts.
En revanche, la fission nucléaire est déjà évolutive. Les technologies avancées comme les petits réacteurs modulaires (SMR) rendent la fission plus sûre, plus adaptable et plus rentable. Les SMR génèrent généralement entre 50 et 300 mégawatts d’électricité, contre plus de 1 000 mégawatts pour les réacteurs traditionnels, ce qui les rend idéaux pour les réseaux de petite taille, les centres industriels ou les régions isolées. Leur conception modulaire permet une production en usine, réduisant les coûts et les délais de construction jusqu’à 30 %. Par exemple, un SMR peut être construit et déployé en moins de cinq ans, contre une décennie ou plus pour un réacteur conventionnel.
Les SMR intègrent également des caractéristiques de sécurité de pointe, telles que des systèmes de refroidissement passifs qui ne nécessitent aucune intervention active et des combustibles résistants aux accidents qui supportent des températures plus élevées. Associés à des cycles de combustible fermé qui recyclent les déchets nucléaires en matériaux utilisables, ces progrès démontrent comment la fission continue d’évoluer pour répondre efficacement et durablement aux demandes énergétiques modernes.
La fusion offre un potentiel extraordinaire, et les percées réalisées aux États-Unis, au Japon, en Chine et en Europe montrent que les progrès s’accélèrent. Cependant, la fusion ne remplace pas la fission. Sa plus grande valeur réside dans le fait de compléter l’évolutivité et la fiabilité éprouvées de la fission, créant ainsi un avenir énergétique équilibré et durable.
Bien que le développement de la fusion soit en cours, chaque réalisation, du gain net d’énergie aux températures record des plasmas, nous rapproche de la libération de son potentiel. Ensemble, la fusion et la fission ouvrent la voie à un paysage énergétique plus propre et plus résilient.