Qu'est-ce que la fusion nucléaire ?

La fusion nucléaire est le processus où deux noyaux atomiques légers sont fusionnés pour former un noyau plus lourd, libérant une grande quantité d'énergie dans le processus. On retrouve ce phénomène dans les étoiles, et en particulier dans le Soleil qui produit de l’énergie de cette façon !

Environ 600 millions de tonnes d’hydrogène seraient fusionnées à la seconde sur le Soleil, soit l’équivalent de l’énergie utilisée par la population mondiale en une année ! 😱

Pour que cela se produise, les noyaux doivent être suffisamment proches afin que la force nucléaire les attire l'un vers l'autre, malgré la répulsion électrique entre les charges positives des noyaux (ce qui se produit parfois quand tu veux coller deux aimants). C’est pour cela qu’on utilise une température et une pression extrêmement élevées. On parle de 100 millions de degrés quand même !

Pour recréer les conditions nécessaires à la fusion nucléaire dans des réacteurs, un mélange de deux isotopes, le deutérium (hydrogène) et le tritium (matière semblable à l’uranium), est chauffé à des températures extrêmes pour former ce qu’on appelle un plasma. Le plasma est confiné dans un champ magnétique pour empêcher qu'il ne touche les parois du réacteur et se refroidisse. Lorsque les noyaux de deutérium et de tritium entrent en collision, ils fusionnent pour former un noyau d'hélium, libérant ainsi de l'énergie.

Il existe plusieurs types de réacteurs de fusion nucléaire, néanmoins ils suivent tous le même principe de base qui consiste à confiner le plasma pour obtenir un environnement propice à la fusion.

La fusion nucléaire présente plusieurs avantages par rapport à la fission nucléaire, utilisée dans les réacteurs que l’on connaît aujourd’hui.

Tout d'abord, la fusion nucléaire ne produit pas de déchets radioactifs à vie longue. Les déchets produits par la fusion nucléaire sont soit recyclables, soit ont une durée de vie relativement courte, ce qui les rend moins nocifs pour l'environnement que ceux générés par la fission nucléaire.

La fusion nucléaire ne présente pas de risque de fusion incontrôlée, comme cela peut se produire avec la fission nucléaire en cas de défaillance du système de refroidissement (ou si on l’a provoquée, comme dans le cas de la bombe nucléaire). S’il y a un problème dans un réacteur de fusion nucléaire, le plasma refroidit rapidement, ce qui empêche la fusion de se poursuivre.

Ce qui explique pourquoi il est théoriquement impossible de créer une arme nucléaire à partir de cette technologie. Et, il y a également peu de risques d’accident nucléaire dans les réacteurs.

Si l’on arrive à recréer la fusion nucléaire que l’on observe dans le Soleil, on pourrait réussir à produire énormément d’énergie, soit l’équivalent de 4 fois plus qu’avec la fission nucléaire. C’est d’ailleurs une des principales raisons qui explique pourquoi cette source d’énergie est aussi convoitée.

Malgré ses avantages, la fusion nucléaire présente également des inconvénients et des limites qu’on ne peut ignorer.

Les réacteurs de fusion nucléaire sont extrêmement coûteux à concevoir et à entretenir puisqu’ils représentent un réel défi technologique. De plus, la technologie est encore au stade de développement et n'a pas encore atteint le stade de production d'énergie commerciale. D’après Greenpeace, pas moins de 20 milliards d’euros ont déjà été investis dans la recherche en France au travers du projet ITER, alors même que les premiers essais ne verront le jour qu’en 2025…

La fusion nucléaire a besoin de température et de pression très élevées, ce qui veut dire qu’il faut beaucoup d’énergie pour chauffer le plasma. Le comble puisque c’est censé nous permettre de produire beaucoup d’énergie ! 

Les réacteurs doivent donc être alimentés par une source d'énergie externe pour pouvoir créer la réaction de fusion.

La fusion nucléaire est créée à partir du deutérium, lui-même obtenu à partir de l’eau. Or on sait combien l’eau va devenir une denrée de plus en plus précieuse sur notre planète. Avec le dérèglement climatique, les périodes de sécheresse et de canicules vont s’intensifier, et l’eau se fera plus rare. On observe déjà ce problème avec les centrales nucléaires actuelles où en période de fortes chaleurs, l’eau puisée dans les fleuves voisins se réduit (ou doit être réduite à cause de l'eau déjà trop chaude). Ce qui provoque alors une baisse de la production d’électricité. Il faudra donc choisir entre l’eau nécessaire à la production d’énergie et celle dont on a besoin pour vivre. 😓 

De plus, le deuxième élément nécessaire, le tritium, est, lui, extrait de la croûte terrestre. Il est donc en quantité limitée. La seule solution pour ne pas dépendre de ce stock serait de recréer du tritium directement dans les réacteurs au moment de la fusion nucléaire. L’idée étant que les neutrons issus de la fusion entrent en contact avec le lithium présent dans la chambre à vide pour former du nouveau tritium.

Il est donc nécessaire que ce processus soit opérationnel pour que la technologie soit viable sur le long terme.

Bien que la fusion nucléaire produise moins de déchets radioactifs et que ceux-ci se dégradent plus rapidement, la problématique de stockage se pose encore. En effet, ces déchets doivent être entreposés dans un endroit sûr le temps de ne plus émettre de radioactivité. Or les espaces de stockage réservés aux déchets radioactifs sont déjà limités et on ne sait déjà pas comment on va réussir à stocker ce qu’on va produire dans les années à venir !

Les centrales nucléaires font débat lorsqu’il s’agit de parler d’écologie. En effet, il s’agit d’une énergie émettant très peu d’émissions de CO₂. Elle est donc bien souvent proposée comme alternative aux énergies renouvelables. Et, avec l’arrivée de la fusion nucléaire qui limite les déchets radioactifs et produit davantage d’énergie, elle apparaît encore plus comme une solution intéressante pour les industriels !

Or, la fusion nucléaire paraît difficilement aussi rentable que les énergies vertes qui se développent aujourd’hui. En effet, les coûts de production de l’électricité solaire ou de l’énergie éolienne ont considérablement diminué ces dernières années, elles sont donc de plus en plus compétitives. L’arrivée d’une nouvelle technologie comme celle-ci demande beaucoup d’investissements, qu’il faudra rentabiliser par un coût du MWh très élevé au départ.

Ce n’est qu’au bout de plusieurs années que le tarif sera compétitif, comme c’est le cas chaque fois qu’une nouvelle source d’énergie fait son apparition.

Les recherches sur la fusion nucléaire existent depuis la nuit des temps (ou presque). Pourtant, aucun n’a encore réussi à prouver la faisabilité technique de cette technologie. Greenpeace estime qu’il faudra attendre 2050 avant de pouvoir exploiter la fusion nucléaire ! 

Or, le dérèglement climatique est déjà en marche, et il serait peut-être plus judicieux d’investir tout cet argent dans des sites de production d’énergie renouvelable ou dans des projets de réduction des émissions de gaz à effet de serre. Bref, la fusion nucléaire ce n’est pas pour tout de suite. La question est plutôt de savoir quel prix sommes-nous prêts à payer pour attendre qu’elle soit opérationnelle !

En conclusion, même si la fusion nucléaire nous promet de grandes choses, elle demeure une hypothèse pour laquelle des sommes colossales sont investies. Selon les prévisions, la fusion nucléaire ne verra le jour que dans une trentaine d’années. Mieux vaut miser sur l’existant en attendant et promouvoir les énergies vertes déjà exploitables ! D’ailleurs, vous pouvez y contribuer en souscrivant une offre d’électricité verte ou de biométhane. 😀