Demain : les grandes tendances de l'innovation
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Fusion nucléaire : mirage énergétique ou avenir de la transition écologique ?
Atteindre les objectifs de neutralité carbone d’ici 2050 fixés par l’accord de Paris implique de pouvoir compter sur des sources d’énergie décarbonées, abordables et sûres, en complément des énergies renouvelables. La production d’électricité à partir de fusion nucléaire pourrait jouer ce rôle dans les décennies à venir.
Reproduire la réaction physique qui se produit au cœur des étoiles. C’est le principe de la fusion nucléaire qui suscite donc d’immenses espoirs depuis les années 1960. Contrairement à la réaction de fission - principe utilisé dans nos centrales actuelles qui consiste à scinder un lourd noyau en deux -, la réaction de fusion nucléaire naît de la collision de deux noyaux légers. « Si on sait aujourd’hui maîtriser la réaction de fission nucléaire pour produire de l'électricité, on est très loin d’avoir craqué tous les verrous technologiques qui nous permettraient de faire de même avec la fusion », explique Marie-Anne Bechereau, déléguée innovation Bpifrance.
Le futur de la transition énergétique ?
La fusion nucléaire présente les mêmes avantages que la fission. « Elle est décarbonée, abondante et pilotable, contrairement à certaines énergies renouvelables », affirme la déléguée innovation. Et elle possède un autre atout : elle n’émet que très peu de déchets radioactifs et ne présente pas de risques d’emballement (risques d’explosion, ndlr). « L’enjeu majeur aujourd’hui reste donc de prouver qu’on peut atteindre la rentabilité énergétique pour obtenir et maintenir la réaction de fusion ». Car si les aspects théoriques sont maîtrisés, de nombreuses incertitudes restent à lever pour démontrer la faisabilité industrielle de cette technologie qui peine aujourd’hui à dépasser le stade de la recherche fondamentale.
Ces freins s’expliquent par la difficulté à reproduire sur Terre la réaction de fusion nucléaire. « Elle demande des conditions physiques extrêmes de pression et de température. Il faut notamment monter à plus de 150 millions de degrés soit dix fois plus chaud que le Soleil ». Mais de nombreux laboratoires de recherche tentent de lever ces obstacles, notamment en utilisant les méthodes de fusion par confinement inertiel ou encore de fusion par confinement magnétique. Cette dernière, plus développée et subventionnée, se produit dans un gros réacteur nucléaire appelé tokamak. Créés exclusivement pour exploiter l'énergie de la fusion, on en dénombre pas moins de 250 dans le monde.
ITER, une promesse à long terme du nucléaire français
Dans le sud de la France, 35 pays sont engagés dans la construction du plus grand tokamak jamais conçu. Appelé ITER, pour “International Thermonuclear Experimental Reactor” (Réacteur expérimental thermonucléaire international, ndlr), cet immense laboratoire international doit démontrer que la fusion peut être utilisée comme source d'énergie décarbonée à grande échelle pour produire de l'électricité. A terme, l’objectif est de concevoir un démonstrateur qui donnera lieu à un prototype d’installation nucléaire de nouvelle génération.
Cependant, ITER ne prévoit pas de preuve de rentabilité énergétique avant 2035. « Cela démontre qu’il n’est pas crédible d’attendre un réacteur à fusion nucléaire opérationnel avant la deuxième moitié de ce siècle voire le dernier quart. », affirme Marie-Anne Bechereau.
En parallèle d’ITER, plusieurs programmes publics nationaux explorent différentes alternatives notamment dans les pays anglo-saxons. Les Etats-Unis, leader des infrastructures de recherche, en explorent la majorité alors que le Royaume-Uni développe un grand projet national de tokamak sphérique. Les initiatives privées, quant à elles, prennent toutes la forme de startups spécialisées dans la fusion nucléaire, fondées par d’anciens chercheurs. Il en existe une trentaine dans le monde, dont les deux-tiers sont situées aux Etats-Unis. La plus connue, Commonwealth Fusion System, investie par Bill Gates et Jeff Bezos, a publié des résultats très encourageants à l’été 2021. « Toutes ces startups font des promesses plus mirobolantes les unes que les autres, souvent pour attirer des investisseurs, mais on n’est pas à l'abri d’une belle surprise. ». A ce jour, l’ensemble de ses jeunes pousses de la fusion n’a levé qu’un peu plus de deux milliards de dollars.
Pour l’experte, une chose est sûre, la fusion nucléaire devrait connaître plusieurs avancées majeures dans la décennie actuelle. On peut penser qu’elle pourrait s’imposer comme une composante clé du mix énergétique décarboné d’après-demain.
