Je vous ai déjà parlé de mes conversations déprimantes sur le climat et la démocratie. En voici une troisième qui s’est tenue samedi dernier : mon interlocuteur, ingénieur, admet volontiers que la Terre a déjà connu des évolutions climatiques d’ampleur mais il considère que le contexte actuel des émissions anthropiques de CO ₂ va provoquer un changement à la fois si dramatique et si rapide, plus rapide que jamais auparavant, que l’Homme sera incapable de mettre en œuvre son génie technologique dans les temps pour s’adapter à la nouvelle donne.

D’où, hélas, la nécessité d’adopter au plus vite des mesures strictes de limitation des émissions de gaz à effet de serre ; d’où, hélas, la nécessité de rogner un peu sur les libertés publiques. Ce n’est pas de gaieté de cœur qu’il en vient à juger souhaitable de revenir sur les acquis démocratiques des deux cent cinquante dernières années, mais nécessité fait loi. Quand l’avenir qui se profile à brève échéance est si sombre – guerres à répétition, migrations massives, luttes à mort pour l’eau et les autres ressources – il n’est plus temps de faire les délicats sur les libertés individuelles.

L’espoir de la fusion thermonucléaire

La conversation se porte alors sur l’énergie nucléaire et plus spécifiquement sur les espoirs qu’on peut mettre dans la fusion thermonucléaire – laquelle est l’objet de vastes travaux de recherches, notamment le programme international ITER de Cadarache en France et le programme américain du laboratoire national Lawrence Livermore basé en Californie.

Le problème, me dit mon interlocuteur, c’est que pour l’instant, l’énergie consommée est supérieure à l’énergie produite. Gênant. De ce fait, il est exclu d’imaginer la moindre mise en œuvre concrète avant un siècle au moins, et encore, seulement si les recherches aboutissent et à ce moment-là, il sera trop tard.

Coïncidence à peine croyable (qui a motivé cet article), trois jours après cette conversation, le laboratoire Livermore a annoncé avoir réussi à produire par fusion nucléaire expérimentale plus d’énergie qu’il n’en a consommé pour obtenir ce résultat :

On Dec. 5, 2022, a team at LLNL’s @lasers_llnl conducted the first controlled fusion experiment in history to achieve fusion ignition. Also known as scientific energy breakeven, the experiment produced more energy from fusion than the laser energy used to drive it. pic.twitter.com/t9htICEcuh

— Lawrence Livermore National Laboratory (@Livermore_Lab) December 13, 2022

Excellente nouvelle, car la fusion nucléaire qui consiste à reproduire à notre échelle ce qui se passe au cœur du Soleil , possède de nombreux avantages appréciables par rapport à la technologie de la fission utilisée actuellement pour produire de l’électricité. Les déchets, peu nombreux, sont faiblement radioactifs ; pas de haute activité et vie longue (HAVL) parmi eux. Et surtout, du point de vue de la gestion des incidents, la fusion entraîne des réactions qui s’effondrent si elles ne sont pas entretenues, c’est-à-dire s’arrêtent net en cas de problème, au contraire de la fission qui peut devenir critique (et exploser).

Oh, bien sûr, il y a encore loin de la coupe aux lèvres. Le rendement énergétique obtenu reste faible et rien ne permet pour l’instant d’envisager une application industrielle fiable et durable à court terme. De l’avis même des chercheurs du laboratoire Livermore, les défis à relever restent énormes. Première étape indispensable, reproduire l’expérience. À ce propos, il n’est pas interdit de penser que cette annonce a aussi pour objectif de relancer l’intérêt pour la fusion et de faire affluer en conséquence les financements nécessaires pour la suite.

Mais est-il vraiment nécessaire de faire grise mine d’entrée de jeu ?

À lire les comptes rendus de certains médias, on a la triste impression que cette avancée technique les dérange, à tel point qu’ils font tout pour en minimiser l’impact, histoire d’éteindre immédiatement tout espoir de trouver des solutions d’adaptation au changement climatique.

On devine chez certains comme une sorte de joie maléfique à expliquer que « cette très vieille idée […] ne sera de toute façon pas mûre pour aider à lutter contre le réchauffement climatique » ;  ou ailleurs que « la perspective d’une centrale électrique dérivée d’un tel dispositif reste, elle, complètement fantasmatique » .

Circulez, il n’y a rien à voir.

Dans cet état d’esprit, tout se passe comme s’il existait un dogme infranchissable sur le réchauffement climatique : rien, jamais, ne nous permettra de nous adapter. La seule solution s’appelle décroissance à marche forcée impliquant limitation des déplacements, limitations de l’habitat, limitation des consommations agricoles, limitation des consommations industrielles, limitation démographique. Une pure perspective de pauvreté obligatoire , sans aucune liberté pour chercher à améliorer nos conditions de vie.

Les prophètes de malheur s’en défendent mais l’aboutissement de leur pessimisme est invariablement un autoritarisme. Rappelons-nous par exemple ce que disait Aurélien Barrau , astrophysicien et star hexagonale du catastrophisme écologique au journal Le Point le 17 juin 2019 :

J’exécrerais évidemment l’avènement d’une dictature mais si on continue à dire que chacun peut faire ce qu’il veut, on oublie le commun.

Si cette phrase signifie quelque chose, c’est qu’il existerait des circonstances – gravissimes, bien sûr, et jamais vues depuis la nuit des temps, naturellement – qui pourraient justifier l’avènement d’une dictature.

Or, il n’est qu’un seul ingrédient absolument indispensable au développement harmonieux de l’Homme dans la nature et cet ingrédient s’appelle liberté. Liberté d’inventer, de créer, d’imaginer et d’expérimenter à foison.

Sur la fusion nucléaire comme sur de multiples autres sujets tels que la santé ou les déplacements, gardons l’esprit ouvert plutôt que de nous engouffrer tête baissée dans des décisions purement politiques qui reviennent à figer l’état de la science sans aucune base scientifique ou technologique (choix du tout-électrique en Europe, par exemple).

La posture perpétuellement pessimiste n’est pas plus raisonnable que l’optimisme béat invétéré. Entre les deux, l’Homme a démontré depuis les débuts de son existence sur la Terre qu’il était largement doté d’un judicieux mélange de prudence nécessaire et d’audace indispensable pour s’adapter à son milieu et améliorer sa vie. Il a même montré depuis une bonne cinquantaine d’années qu’il était conscient des soins à apporter à son environnement.

Aussi, n’enterrons pas trop vite les hautes capacités de l’esprit humain. Après tout, c’est bien un pas en avant qui vient d’être fait en fusion nucléaire.

Pour plus d’informations sur la fusion nucléaire au cœur du Soleil, je suggère la lecture de Dans la courbure de l’univers (15 février 2016).

Les chercheurs du Lawrence Livermore National Laboratory ont réussi à provoquer une fusion nucléaire contrôlée libérant 2,5 Megajoules de chaleur pour seulement 2,1 Megajoules d’énergie apportée. C’est la première fois qu’une expérience de fusion nucléaire permet de produire davantage d’énergie qu’elle n’en consomme.

Si la fission nucléaire utilisée aujourd’hui dans les réacteurs industriels consiste à casser un gros atome fissile (en l’occurrence de l’uranium), en revanche la fusion combine deux atomes légers pour produire un atome plus lourd tout en libérant des neutrons. La réaction thermonucléaire la plus simple est la fusion de deux isotopes de l’hydrogène : le deutérium et le tritium. Elle dégage énormément d’énergie, produit un neutron ainsi qu’un déchet inerte non radioactif : l’ hélium .

Simple en apparence, le processus est pourtant infiniment complexe à mettre en œuvre. S’il est relativement facile pour un neutron non chargé électriquement de s’introduire dans un élément fissile, le rapprochement des noyaux positifs de deux atomes, fussent-ils légers, est soumis à des forces gigantesques de répulsion électrique. Vaincre ces forces requiert des énergies cinétiques considérables ce qui, en termes d’agitation thermique, se traduit par des températures colossales. Ainsi fonctionne notre Soleil : son cœur est un immense réacteur thermonucléaire fusionnant l’hydrogène à une température de 15 millions de degrés.

Dans ces conditions extrêmes, la matière ne reste ni solide ni liquide ni gazeuse. La très haute température arrache les électrons à la matière et la transforme en une « soupe » fortement conductrice, une sorte de quatrième état appelé « plasma ». Les plasmas représentent plus de 99 % de la matière de l’univers. En revanche, compte tenu des conditions de pression et de température, les plasmas n’apparaissent sur Terre qu’au cours de certaines manifestations météorologiques (foudre, aurores boréales).

Malgré les températures extrêmes, la probabilité que deux noyaux se percutent et fusionnent reste faible. Elle s’accroît avec la température mais aussi avec la densité de noyaux présents. Ainsi dans le cœur du Soleil où cette densité est immense, la température requise est de 15 millions de degrés. En revanche sur Terre, dans un réacteur thermonucléaire où cette densité est bien inférieure, la fusion nécessite des températures comprises entre… 100 et 200 millions de degrés.

Les tokamaks pour atteindre la fusion nucléaire

Atteindre ces températures extrêmes n’est pas le seul enjeu de la fusion.

Il faut aussi confiner le plasma pour l’empêcher d’entrer en contact avec les matériaux (principalement l’acier) constituant le réacteur. La solution se nomme « Tokamak » . Son design fût conçu dans les années 1950 par le célèbre dissident russe Andrei Sakharov.

Un Tokamak est une enceinte métallique sous vide soumise à un champ magnétique très intense généré par des bobines supraconductrices installées autour du réacteur. Ce « bouclier magnétique », maintient le plasma fortement conducteur dans un espace limité suffisamment éloigné de tout élément solide et notamment des parois de l’enceinte. En revanche, les neutrons libérés par la réaction thermonucléaire sont électriquement neutres et donc insensibles au champ magnétique. Ils peuvent s’extraire du plasma, traverser le vide, venir percuter la paroi métallique à grande vitesse et provoquer son échauffement. La chaleur récupérée à l’extérieur de l’enceinte est alors utilisée pour produire de l’électricité via un cycle vapeur classique.

Pour atteindre la température de 150 millions de degrés, différentes sources de chaleur sont utilisées. Lors de la formation du plasma, le déplacement des électrons provoque un effet Joule permettant d’atteindre des températures de l’ordre de dix millions de degrés. Le complément est fourni par des ondes électromagnétiques semblables à celles d’un gigantesque four à micro-ondes .

Comparé à ses « confrères énergétiques », la fusion nucléaire coche toutes les cases de l’énergie parfaite : elle est pilotable et n’émet ni CO ₂ ni déchets radioactifs. Par ailleurs la disponibilité en combustibles serait assurée pour plusieurs dizaines de milliers d’années : réserves de deutérium quasi illimitées dans l’eau de mer, tritium aisément produit à partir de lithium. Enfin, un dysfonctionnement du réacteur arrête immédiatement le processus. La fusion élimine donc les trois externalités négatives de la fission : pas de déchet radioactif, risque d’accident majeur supprimé et problème de démantèlement réduit à sa plus simple expression.

De nombreux projets expérimentaux de fusion ont cours dans le monde (US, UK, Chine). Mais, le plus important est installé à Cadarache dans la vallée de la Durance et porte le nom d’ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor). Regroupant les grands de ce monde (Union européenne, Japon, Russie, États-Unis, Chine, Corée du Sud et Inde), il vise à construire le plus grand Tokamak de l’histoire.

Le succès des chercheurs du Lawrence Livermore National Laboratory est un tournant décisif dans l’histoire de la fusion nucléaire. Si les résultats se confirment, elle pourrait arriver à maturité industrielle dans quelques décennies. Elle libérerait pour quelques millénaires l’humanité de sa geôle énergétique, pérenniserait la société de croissance et renverrait aux oubliettes collapsologues et décroissantistes.

Il ne tient qu’aux hommes politiques de transférer une partie des sommes colossales aujourd’hui investies dans les ENR (5000 milliards de dollars depuis 15 ans pour produire un peu plus de 10 % de l’électricité mondiale) vers la fusion pour accélérer le processus.