lundi 16 mai 2016

Fusion: Après 50 ans de recherche, le chemin n’est-il qu’à moitié parcouru ?

Jean-Philippe Tridant-Bel
publié le 14/05/2016

Commentaire: Et pendant ce temps là, SuperRoyal, tête de gondole du lobbiyng éolien continue de vanter et de vendre cette technologie obsolète aux représentants élus de la France rurale avec l'argent... du contribuable.

«Les princes médiocres ne tolèrent qu'un entourage de flatteurs qui leur dissimulent leur médiocrité»
Maurice Druon (1918-2009)

OPTIMISONS: ZÉRO ÉOLIENNE et BASTA!

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© AlcimedJean-Philippe Tridant-Bel est directeur énergie, environnement et mobilité chez Alcimed. Il constate une reprise de la course à la fusion nucléaire dans le monde qui crée une vraie émulation. Des laboratoires et des PME, soutenus par des grands industriels, explorent des voies alternatives à celle du tokamak choisi le projet international Iter.

La fusion est un phénomène intrinsèque à notre système solaire. Chaque seconde, le soleil transforme 600 millions de tonnes d’hydrogène en hélium libérant des quantités d’énergie phénoménales. Ce processus connu depuis les années 1920 ne cesse de susciter l’intérêt, et pour cause, s’il était aujourd’hui maîtrisé et industrialisé, il pourrait permettre la production quasi illimitée d’énergie.

Depuis maintenant plus de 50 ans la communauté scientifique se penche sur la question et de nombreux projets sont en cours. Alors que le projet international ITER, le plus grand actuellement, s’est fixé l’horizon 2050 pour produire de l’énergie à partir d’un réacteur nucléaire à fusion, un certain nombre de start-ups se sont créées depuis quelques années et revendiquent une fusion nucléaire commerciale d’ici une dizaine d’années.

La fusion pourrait représenter un enjeu majeur dans la production mondiale d’énergie

La fusion est un processus où deux noyaux légers s’assemblent en noyaux plus lourds, libérant une quantité importante d’énergie. L’enjeu est de récupérer cette énergie pour la production d’électricité, comme c’est le cas pour le phénomène de fission. Les avantages avancés par rapport à la fission sont nombreux. Outre que la fusion génère quatre fois plus d’énergie que la fission (à masse égale de réactifs), elle utilise des ressources plus disponibles (deutérium et lithium), génère peu, voire pas, de déchets radioactifs et ne peut pas s’emballer et mener à des catastrophes nucléaires, comme celle connue à Fukushima il y a quelques années. En effet, le principal produit de la réaction de fusion est l’hélium, un gaz inerte et non toxique, toutefois les neutrons également produits peuvent être plus problématiques.

Si la fusion est connue et a déjà été réalisée (il suffit de voir le triste exemple de la bombe H), l’enjeu scientifique majeur réside aujourd’hui dans le confinement et le maintien d’un plasma instable à plus d’une centaine de millions de degrés afin que la fusion puisse avoir lieu. Il faut alors être en mesure de générer une réaction qui produise suffisamment d’énergie pour rentabiliser l’énergie engagée.

Actuellement le record de puissance a été établi par le Tokamak JET de Culham (Royaume-Uni), qui a produit 16 mégawatts (MW) pendant une seconde. Mais pour produire cette énergie 23 MW d'apport extérieur ont été nécessaires.

Depuis 10 ans la communauté internationale s’est mobilisée autour d’ITER, le plus grand projet de fusion jamais financé

Face à ce défi, 35 pays (UE, Japon, Chine, États-Unis, Inde, Corée du Sud, Russie) ont joint leurs efforts et lancé en 2006 le projet ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor). Son objectif n’est pas de produire de l’énergie qui serait raccordée au réseau mais de "démontrer, techniquement et scientifiquement, que la fusion pourrait devenir une source d'énergie à l'horizon 2050". ITER se base sur un modèle tokamak de réacteur. C’est le modèle qui a supplanté toutes les autres technologies dans les années 1970 et qui consiste à confiner le plasma grâce à des champs magnétiques dans un tore immatériel.

En termes de puissance, le réacteur vise la production de 500MW de puissance avec 50MW fourni en entrée, c’est-à-dire un facteur 10 de plus-value énergétique. Pour atteindre cet objectif ITER devra posséder un volume de plasma de 840m3 (contre 100m3pour le tokamak JET) et celui-ci devra être confiné plus de 400 secondes pour déclencher la fusion. C’est donc un projet de très grande envergure. Si les objectifs ne sont pas modestes, les moyens associés non plus. La construction a été entamée en 2010 et les premiers essais de fusion sont prévus pour 2030. Le budget du projet s’élève à près de 18 milliards d’euros. Après une ou deux décennies de phases de développement de test un nouveau projet "DEMO" devrait ensuite voir le jour, cette fois-ci avec pour objectif la production d’électricité. Certains dénoncent ainsi l’obsolescence d’ITER avant même son aboutissement !


Des start-up en front
Parallèlement, quelques start-up et laboratoires se sont lancés dans la course à la fusion en promettant une commercialisation pour quelques centaines de millions d’euros d’ici une dizaine d’années. Ces sociétés se basent sur des technologies différentes d’ITER, souvent des solutions testées et abandonnées dans les années 1970. La technologie d’ITER nécessite de confiner de grandes quantités de plasma pendant un temps long et de grandes infrastructures coûteuses. Une autre technologie développée consiste à injecter et confiner de petites billes de plasma à l’aide de faisceaux lasers. Celles-ci sont ensuite comprimées très fortement afin de les faire imploser, ce qui produit assez d’énergie pour déclencher la fusion.

Dans ce cas-là, le processus de fusion n’est pas continu mais répété à intervalles de temps réguliers. Aujourd’hui des start-ups comme General Fusion, Helion Energy ou Tri Alpha se focalisent sur le couplage et l’optimisation de cette méthode de confinement avec celle d’ITER afin de proposer une "fusion commerciale" plus rapidement. Ces jeunes sociétés sont financées en grande partie par des géants du numérique comme Jeff Bezos, le fondateur d’Amazon ou Paul Allen, le cofondateur de Microsoft.

Faut-il voir là un signe avant-coureur d’une percée technologique sentie par ces géants de l’innovation ? Le leader mondial de l’armement, Lockheed Martin, s’est lui aussi lancé dans la course en promettant un réacteur à fusion d’ici 5 ans qui ne serait pas plus grand qu’un conteneur. Les temps et les coûts de fabrication seraient drastiquement réduits grâce à la petite taille du réacteur.

Parallèlement, de nouveaux projets modernisant la technologie tokamak se développent. Le célèbre Massachussetts Institute of Technology reprend le même modèle que ITER mais en utilisant des matériaux supraconducteurs de dernière génération fonctionnant à plus haute température.

Les technologies nouvellement développées ont un retour d’expérience très faible et risquent très vraisemblablement d’être confrontées à de nouveaux défis scientifiques et techniques, comme la répétabilité de la réaction de fusion, augmentant considérablement les coûts et les durées d’expérimentation.

Cependant, même s’il est encore trop tôt pour en évaluer la crédibilité dans le temps, ces récentes annonces de start-ups d’une "fusion commerciale" économique et disponible à 5 ou 10 ans sont venues bousculer l’agenda du projet ITER à 2050. Elles ont le mérite de relancer une forme d’engouement pour la fusion, qui reste, avec l’exploration de l’espace ou encore l’intelligence artificielle, l’un des plus grands rêves de l’Humanité !

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