À l'époque où j'étudiais la géologie à l'école supérieure, l'avenir à long terme de l'énergie n'avait qu'un seul nom :la fusion nucléaire. C'était dans les années 1970. Les physiciens avec qui j'ai étudié ont prédit qu'exploiter cette nouvelle source d'énergie électrique propre en forçant deux noyaux d'hydrogène à se combiner et à libérer des quantités massives d'énergie, peut-être dans 50 ans.

Quatre décennies plus tard, après avoir abandonné ma carrière de chercheur et d'écrivain dans l'industrie de l'énergie et commencé une deuxième carrière en tant qu'auteur et professeur, Je me suis retrouvé à faire cette même prévision avec mes propres étudiants et lecteurs. Dans ce qui était devenu un cliché ironique, la fusion, il semblait, hanterait à jamais un horizon lointain.

Cela semble changer, finalement.

Grâce aux progrès de la recherche en physique, science des matériaux et calcul intensif, les scientifiques construisent et testent plusieurs conceptions de réacteurs à fusion. Environ une douzaine de startups de la fusion avec des idées innovantes ont l'investissement privé dont elles ont besoin pour voir ce qu'elles peuvent réaliser. Toujours, il est trop tôt pour sortir le champagne, et pas seulement pour des raisons techniques.

Des percées décevantes

L'un des problèmes est qu'une percée en laboratoire ne garantit pas l'innovation ou le succès sur le marché, car l'énergie est très sensible aux prix. Aussi, la fusion illustre à quel point peu de choses peuvent éroder la foi dans une nouvelle technologie, comme une "percée" imminente qui ne se matérialise pas.

D'abord, il y a eu la débâcle de la fusion froide en 1989, lorsque deux scientifiques se sont adressés aux médias avec l'affirmation invérifiable qu'ils avaient réalisé une fusion à température ambiante et ont été ostracisés par la communauté scientifique, ternir l'image de cette source d'énergie comme une véritable option.

Puis, les scientifiques ont franchi une étape importante en 1994 lorsque le réacteur d'essai à fusion de Princeton a établi un nouveau record de puissance de pointe de 10,7 mégawatts, ce que le New York Times a déclaré à l'époque était "suffisant pour alimenter 2, 000 à 3, 000 foyers momentanément, ce qui signifie environ une microseconde. Scientifiquement, cet événement avait une grande importance, bien qu'il ait été dépassé en 1997. Pourtant, il ne promettait guère un réacteur de puissance au coin de la rue.

Le long du chemin, la tendance des scientifiques et des journalistes à vanter de réels progrès vers la fusion, que ce soit pour attirer des financements ou des lecteurs, a sapé le soutien public à long terme.

Aujourd'hui, En réalité, divers rapports médiatiques continuent de suggérer une vague de percées dans le domaine de la fusion.

De vraies avancées

Y a-t-il vraiment eu des progrès ? A un degré impressionnant, Oui. Mais surtout en termes de recherche scientifique et technique. S'il y a encore une autre affirmation annonçant que le monde se rapproche enfin de la solution à tous les problèmes énergétiques, alors le mythe est vendu à la place de la vérité.

De nombreux scientifiques sont attirés à la fois par la fission, la source d'énergie dans les réacteurs nucléaires d'aujourd'hui, et fusion, en raison de la quantité spectaculaire d'énergie qu'ils offrent. Le principal combustible de la fission, Uranium-235, a 2 millions de fois plus d'énergie par livre que le pétrole. Fusion peut fournir jusqu'à sept fois plus ou plus.

Le combustible utilisé pour la fission est extrêmement abondant. Idem pour la fusion, mais sans aucun déchet dangereux à vie longue. Pour fusionner, le carburant est deux isotopes d'hydrogène, deutérium et tritium, dont le premier peut être extrait de l'eau de mer et le second du lithium, dont les ressources sont importantes et croissantes.

D'où, le fait de ne pas rechercher ces sources colossales non carbonées pourrait bien sembler être colossalement autodestructeur.

La fusion est difficile à maîtriser, bien que. Dans les étoiles, qui sont faits de plasma, un état de haute énergie de la matière dans lequel les électrons chargés négativement sont complètement séparés des noyaux chargés positivement, la fusion a lieu en raison d'immenses forces gravitationnelles et de températures extrêmes.

Essayer de créer des conditions similaires ici sur Terre a nécessité des avancées fondamentales dans un certain nombre de domaines, de la physique quantique à la science des matériaux. Les scientifiques et les ingénieurs ont fait suffisamment de progrès au cours du dernier demi-siècle, surtout depuis les années 90, faire en sorte que la construction d'un réacteur à fusion capable de générer plus d'énergie qu'il n'en faut pour fonctionner semble viable d'ici deux décennies, pas cinq. La superinformatique a énormément aidé, permettant aux chercheurs de modéliser avec précision le comportement du plasma dans différentes conditions.

Types de réacteurs

Il y a deux raisons d'être optimiste quant à la fusion en ce moment. Deux gros réacteurs à fusion sont construits ou en cours de construction. Et les startups de fusion visant à construire des réacteurs plus petits, ce qui serait moins cher, construction plus simple et plus rapide, prolifèrent.

L'un des deux grands réacteurs est un tokamak en forme de beignet – un acronyme russe pour une invention soviétique réalisée dans les années 1950 et conçue pour confiner et comprimer le plasma en une forme cylindrique dans un puissant champ magnétique. Une compression puissante du plasma deutérium-tritium à des températures extrêmement élevées - comme à environ 100 millions de degrés centigrades - provoque la fusion.

ITER (latin pour "la voie") est une collaboration entre l'Union européenne et les gouvernements de l'Inde, Japon, Corée du Sud, Russie, La Chine et les États-Unis. Ce consortium dépense désormais plus de 20 milliards de dollars pour construire un tokamak géant dans le sud de la France. D'ici 2035, il est prévu de générer 500 mégawatts tout en fonctionnant avec seulement 50 mégawatts. Atteindre cet objectif confirmerait essentiellement que la fusion est une source réalisable d'énergie propre à grande échelle.

Le plus petit mais le plus lourd des six aimants annulaires ou bobines de champ poloïdal du #ITER #tokamak prend forme en Chine. Il mesure dix mètres de diamètre mais pèse 400 tonnes. Septembre est prévu pour l'achèvement. https://t.co/a7ahvoh7qn pic.twitter.com/5SnFZeEoXv

– ITER (@iterorg) 30 mars, 2018

L'autre est plus complexe, Stellarator de beignet tordu, appelé Wendelstein 7-X, construit en Allemagne avec le même objectif. Des courbures dans sa chambre tordent le plasma afin qu'il ait une forme plus stable et puisse être confiné plus longtemps que dans un tokamak. Le 7-X a coûté environ 1 milliard de dollars à construire, y compris les frais de chantier. Et si les choses se passent comme prévu, il pourrait être en mesure de produire une quantité importante d'électricité d'ici 2040 environ.

La conception Wendelstein 7-x (stellarator) et le champ de plasma réel, activé par le confinement magnétique 3D vs 2D . C'est beau pic.twitter.com/QLHbGmNQ1Q

– OppenheimersBlockchain (@Corpusmentis0) 2 avril 2018

Pendant ce temps, près d'une douzaine de startups conçoivent de nouveaux types de réacteurs et de centrales électriques qui, selon eux, peuvent être mis en ligne bien avant et bien moins cher - même si la technologie requise n'est pas encore là.

Par exemple, Systèmes de fusion du Commonwealth, une spin-off du MIT toujours liée au Plasma Science and Fusion Center de l'université et partiellement financée par la compagnie pétrolière italienne Eni, vise à créer des champs magnétiques particulièrement puissants pour voir si l'énergie de fusion peut être générée avec des tokamaks de plus petite taille.

Et Fusion Générale, une entreprise basée à Vancouver, le fondateur d'Amazon, Jeff Bezos, soutient, veut construire un grand réacteur sphérique dans lequel le plasma d'hydrogène serait entouré de métal liquide et comprimé à l'aide de pistons pour provoquer une explosion de fusion. Si ça marche, cette énergie chaufferait le métal liquide pour générer de la vapeur et faire tourner un turbogénérateur, produire des quantités massives d'électricité.

Percée possible dans le domaine de l'énergie :le MIT et une nouvelle entreprise lancent une nouvelle approche de l'énergie de fusion #LightTheSPARC https://t.co/2sYO2ki1dy

– Steven Pinker (@sapinker) 9 mars 2018

Assez riche

Avec des opérations allégées et des missions claires, ces startups sont suffisamment agiles pour passer rapidement de la planche à dessin à la construction réelle. En revanche, les complications multinationales coûtent du temps et de l'argent à ITER.

Étant donné que les besoins énergétiques futurs seront vastes, avoir différentes options de fusion disponibles pourrait aider à les satisfaire, quel que soit le temps qu'elles prennent. Mais d'autres sources d'énergie non carbonée sont disponibles.

Cela signifie que les partisans de la fusion doivent convaincre leurs bailleurs de fonds du monde entier qu'il vaut la peine de continuer à soutenir cette future option lorsque d'autres sources non carbonées, comme l'énergie éolienne et solaire (et la fission nucléaire - du moins en dehors des États-Unis, Japon et Union européenne) s'intensifient ou s'étendent. Si la question est de savoir si cela vaut la peine de parier gros sur une nouvelle technologie sans carbone au potentiel énorme, puis la croissance rapide des énergies renouvelables ces dernières années suggère que c'était le meilleur pari.

Pourtant, si les quelque 3,5 billions de dollars investis dans les énergies renouvelables depuis 2000 avaient tous soutenu la fission, Je crois que les progrès de cette technologie auraient conduit toutes les centrales électriques au charbon et au mazout restantes à disparaître de la surface de la Terre à ce jour.

Et si ce même argent avait plutôt soutenu la fusion, peut-être qu'un réacteur fonctionnel existerait maintenant. Mais les nations riches du monde, les entreprises d'investissement et les milliardaires peuvent facilement soutenir la recherche et l'expérimentation sur la fusion ainsi que d'autres options. En effet, le rêve du pouvoir de fusion semble désormais certain de ne pas mourir ou de rester simplement un rêve.

Cet article a été initialement publié sur The Conversation. Lire l'article original.