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La start-up CommonWealth Fusion Systems va construire la première centrale de fusion nucléaire. En attendant, soutenir les énergies renouvelables est une priorité.
Le projet est ambitieux et a été lancé aux Etats-Unis, dans l’Etat de Virginie. CommonWealth Fusion Systems a installé ses réacteurs pour produire et fournir de l'énergie au réseau électrique. La prochaine étape est fixée en 2026 avec la production d’un premier plasma. Pour rappel, le procédé consiste à chauffer un gaz pour créer un plasma, qui est confiné dans un tokamak, par un puissant champ magnétique. La fusion nucléaire par confinement magnétique deviendrait un nouveau moyen de produire de l’électricité à moindre coût.
Un nouveau réacteur, baptisé SPARC, dépasserait ainsi les objectifs fixés par le projet scientifique mondial ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor), initialisé il y a plusieurs décennies. Ce dernier cumule déjà plus de 20 milliards de dollars d’investissements. De quoi s’interroger quant aux opportunités réelles de la fusion nucléaire, ainsi qu’au rôle qu’elle pourrait jouer à l’avenir.
Quel est son principe ? Pour schématiser, il s’agit de reproduire la réaction de fusion de l'hydrogène qui survient naturellement au cœur du soleil et des étoiles pour produire de l'énergie de manière massive.
Contrairement à la fission nucléaire, qui a vocation à scinder des atomes lourds tels que l’uranium pour dégager de l’énergie, la fusion nucléaire vise à faire fusionner plusieurs atomes légers (le deutérium et le tritium, des isotopes de l’hydrogène) pour générer une énergie bien supérieure encore. Elle serait de l’ordre de quatre fois supérieure à celle de la fission.
Au-delà de cette capacité de production phénoménale - la même que celle du soleil - cette source d’énergie disposerait d’autres avantages :
Elle marquerait alors une rupture technologique majeure, en réponse aux enjeux de transition énergétique.
L’énergie de fusion serait écologique et ce, à tous les niveaux de la chaîne. En amont de la production, le sourcing des matières premières nécessaires à la réaction de fusion ne demande pas d’exploitation minière ni de forage entraînant des dégâts sur l’environnement. Le deutérium peut être directement extrait de l’eau, à raison de 33 mg pour 1 litre d’eau.
Dans un réacteur à fusion idéal, 3 litres d’eau pourraient permettre de générer autant d’énergie que 1 000 litres d’essence. Le tritium, du fait de sa durée de vie très courte (12 ans), serait quant à lui créé artificiellement au cours du processus de fusion via un procédé déjà maîtrisé utilisant du lithium, que l’on trouve dans la saumure (extraction du lithium par évaporation de l’eau de mer, par exemple).
Par ailleurs, la fusion nucléaire est une source d’énergie décarbonée puisque le processus de production n’émet que de l’hélium en faible quantité, un gaz inerte et non toxique qui ne contribue pas à l’accentuation de l’effet de serre.
De plus, contrairement à la fission nucléaire qui génère des déchets radioactifs à haute intensité, les réacteurs de fusion ne produisent pas de déchets radioactifs à vie longue. Seuls certains matériaux de la centrale, en contact direct avec le plasma, seraient radioactifs pendant plusieurs dizaines d’années tout au plus. Aussi, une gestion raisonnée des déchets en aval du processus de production permettrait d’avoir une empreinte carbone nulle ou quasi.
D’après les estimations de l’organisation ITER, les premiers réacteurs à fusion, ayant une capacité à délivrer de l’électricité, devraient générer entre 1 et 1,7 GW. Cette production énergétique alimenterait entre 445à 755 milliers de foyers environ. En outre, ces nouvelles centrales auraient une capacité de production continue et programmable dans le temps, parfaitement complémentaires des énergies renouvelables.
Toujours selon ces mêmes estimations, le coût moyen par kilowattheure devrait se situer au même niveau que celui des EPR actuels, voire inférieur à moyen terme compte tenu des économies d’échelle et de la courbe d’expérience.
Pour une majorité de scientifiques, les conditions de production de la fusion nucléaire sont tellement difficiles à atteindre et à stabiliser que toute perturbation dans le processus mettrait fin à la réaction. Le pendant positif de cette fragilité est d’écarter tous les scénarios catastrophes comme ceux de Fukushima ou Tchernobyl.
Enfin, la fusion nucléaire n’utilise pas de composants ni d’éléments qui entrent dans la fabrication des armes nucléaires, limitant ainsi le risque de prolifération et d’éventuelles tensions politiques.
Malgré ces atouts indéniables, la mise en œuvre de la fusion nucléaire fait face à plusieurs défis de taille qui retardent son utilisation à grande échelle :
Si ces perspectives semblent encore éloignées, la communauté scientifique est mobilisée sur le sujet, à l’instar du projet ITER. Ce dernier réunit35 pays et a vocation à démontrer la faisabilité physique de la fusion à travers une technologie tokamak : une centrale en forme d’anneau creux dans lequel est maintenu le plasma grâce à un champ magnétique.
Au cours d’un séminaire organisé par l’association des alumni de l’école Centrale Paris, Bernard Bigot, directeur général du projet ITER, a présenté en détail les objectifs et jalons de ce projet scientifique international. ITER devrait, sauf contretemps, arriver à son objectif de produire un premier plasma stable d’ici 2026.
Rappelons, par ailleurs, que ce projet n’a aucunement vocation à démontrer la faisabilité industrielle de la fusion. Il ne s’agit que d’une expérience scientifique qui ne saurait à elle seule dresser les premiers jalons de l’utilisation de cette énergie d’avenir. Pour cela, il convient plutôt de regarder au niveau de la prochaine étape, baptisée DEMO (Demonstration Power Plant), qui a vocation à démontrer la faisabilité de l’utilisation de la fusion pour produire de l’électricité à grande échelle.
Si plusieurs technologies de tokamaks sont encore à l’étude, la majorité des scientifiques s’accordent pour envisager une mise en fonction de ces technologies de démonstration à l’horizon 2040.
A l’heure où la consommation d’énergie primaire pourrait croître de 46,9 % d’ici à 2050 dans les pays de l’OCDE et de plus de 70 % dans les pays en voie de développement, la maîtrise de la fusion nucléaire représente l’un des projets les plus ambitieux du 21e siècle.
Elle permettrait de répondre à certaines problématiques :
Toutefois, l’horizon annoncé de mise en production est trop éloigné pour envisager qu’elle puisse jouer un rôle dans la crise écologique actuelle. Aussi, la transition énergétique vers un modèle plus efficace, plus écologique et plus durable reste plus que jamais une priorité, faute de temps. Les promesses de fusion nucléaire ne peuvent en aucun cas justifier de se soustraire aux efforts consentis dans le développement des énergies renouvelables, complémentaires des centrales à fusion et à fission nucléaires.
Notons enfin, que le développement à grande échelle de la fusion nucléaire - si elle se concrétisait - prendrait encore plusieurs dizaines d’années supplémentaires. À l’instar des centrales à fission actuelles, il est probable que seul un petit nombre de pays développés maîtrise cette technologie complexe et onéreuse. Ce qui repousse encore un peu plus son utilisation par l’ensemble de la population mondiale.
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Sources : GEO et Le monde de l'énergie
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