Produire une énergie abondante et pérenne sans émissions de CO2 et sans déchets toxiques ? Telles sont les promesses de la fusion nucléaire. Mais qu'en est-il aujourd'hui ? Avons-nous les ressources nécessaires pour pouvoir produire de l’énergie par fusion nucléaire?

Depuis que l’humanité a découvert la puissance de l’atome, deux voies s’offrent à elle pour produire de l’énergie à partir de réactions atomiques. L’une est maîtrisée – dans les grandes lignes : c’est la fission atomique. L’autre est une sorte de Graal, l’horizon de la production d’une énergie quasi inépuisable, propre, sans déchets toxiques et qui s’organise autour d’un vaste projet de coopération internationale qui ferait travailler l’ensemble de l’humanité main dans la main : la fusion nucléaire. Où, comment reproduire sur terre les mécanismes thermonucléaires de nucléosynthèse des étoiles ? Ici, dans un environnement confiné, sur notre planète.

Fusion nucléaire : l’énergie à profusion : c’est le programme chaleureux qui est le nôtre pour l’heure qui vient. Bienvenue dans La Méthode scientifique.

Et pour comprendre où en est la recherche autour de ce Graal énergétique, quels sont les espoirs et quels sont les obstacles qui restent encore à franchir, nous avons le plaisir de recevoir aujourd’hui Alain Bécoulet, directeur de recherche au CEA, directeur de recherche sur la fusion par confinement magnétique, auteur de « L’énergie de fusion » aux éditions Odile Jacob et Jean-Marcel Rax, professeur à l’école polytechnique et à la faculté des sciences de l’université Paris XI.

Le reportage du jour

Rencontre avec Timothée Nicolas chargé de recherche CNRS au Centre de Physique Théorique de Polytechnique. Que sont les instabilités magnétohydrodynamiques des plasmas de fusion et pourquoi ces instabilités peuvent-elles être problématiques dans la réaction de fusion ? Par Antoine Beauchamp :

Écouter Écouter LA_METHODE_SCIENTIFIQUE - Reportage par Antoine Beauchamp : Timothée Nicolas instabilités magnétohydrodynamiques 6 min LA_METHODE_SCIENTIFIQUE - Reportage par Antoine Beauchamp : Timothée Nicolas instabilités magnétohydrodynamiques

Repères

La fusion nucléaire est une réaction se déroulant naturellement au cœur des étoiles : des noyaux d’atomes peuvent fusionner sous l’effet d’une forte pression gravitationnelle et d’une très haute température.

La réaction de fusion nucléaire est celle qui libère le plus d’énergie par unité de nucléon. Aussi, elle intéresse les chercheurs depuis plus d’une cinquantaine d’années car l'énergie pourrait être transformée en électricité.

En laboratoire, la réaction de fusion nucléaire la plus rentable, c’est-à-dire qui demande le moins d’énergie cinétique, implique un mélange de deutérium et de tritium. En fusionnant, il y a création d’un atome d’hélium et d’énergie via la libération d’un neutron.

La réaction de fusion par confinement magnétique n’est pas encore maîtrisée : la collaboration internationale ITER, mêlant recherche fondamentale et appliquée va s’y atteler autour de 2025 sur le site de Cadarache, dans les Bouches du Rhône.

Plusieurs défis scientifiques et techniques attendent les scientifiques : une meilleure compréhension de la physique du plasma pour éviter ses instabilités et l’endommagement des structures ; trouver des matériaux de structure ne devenant pas radioactifs sous le bombardement de neutrons de haute énergie ; l’auto-production de tritium à partir de lithium au sein même du réacteur de fusion.

Pour aller plus loin

Retrouvez aussi tous les compléments d'information sur le fil Twitter de La Méthode scientifique.

Les références musicales

Le titre du jour : "Nuclear fusion" par King Gizzard & The Lizard Wizard

Le générique de début : "Music to watch space girls by", par Leonard Nimoy

Le générique de fin : "Says" par Nils Frahm