Les physiciens du National Ignition Facility du Lawrence Livermore National Laboratory ont réussi à produire une réaction de fusion nucléaire entraînant un gain d’énergie net.
Pour créer un allumage par fusion, l’énergie laser du NIF est convertie en rayons X à l’intérieur du hohlraum, qui comprime ensuite une capsule de combustible jusqu’à ce qu’elle implose, créant un plasma à haute température et haute pression. Crédit image : Installation nationale d’allumage, Laboratoire national Lawrence Livermore.
La fusion nucléaire est le processus par lequel deux noyaux légers se combinent pour former un seul noyau plus lourd, libérant une grande quantité d’énergie.
Notre Soleil génère son énergie par fusion nucléaire de noyaux d’hydrogène en hélium. La duplication de ce processus est considérée comme le “Saint Graal” de la recherche sur la fusion – un rêve que les physiciens poursuivent depuis les années 1950.
Il existe deux voies principales vers la fusion nucléaire : (i) la fusion par confinement magnétique qui contient des noyaux à température extrêmement élevée dans une bouteille magnétique ; et (ii) la fusion par confinement inertiel qui utilise des lasers à haute puissance pour faire exploser des noyaux dans une bombe à hydrogène miniature.
Pour poursuivre le deuxième concept, le Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) a construit une série de systèmes laser de plus en plus puissants, conduisant à la création du National Ignition Facility (NIF), le système laser le plus grand et le plus énergétique au monde.
Le NIF a la taille d’un stade de sport et utilise de puissants faisceaux laser pour créer des températures et des pressions similaires à celles du cœur des étoiles et des planètes géantes, et à l’intérieur des armes nucléaires qui explosent.
Le 5 décembre 2022, une équipe de physiciens du NIF a mené la première expérience de fusion contrôlée de l’histoire à atteindre le seuil de rentabilité énergétique, ce qui signifie qu’elle a produit plus d’énergie de fusion que l’énergie laser utilisée pour la conduire.
L’expérience a dépassé le seuil de fusion en délivrant 2,05 mégajoules (MJ) d’énergie à la cible, ce qui a entraîné une production d’énergie de fusion de 3,15 MJ, démontrant pour la première fois une base scientifique des plus fondamentales pour l’énergie de fusion inertielle.
“La poursuite de l’allumage par fusion en laboratoire est l’un des défis scientifiques les plus importants jamais relevés par l’humanité, et y parvenir est un triomphe de la science, de l’ingénierie et, surtout, des gens”, a déclaré le directeur du LLNL, le Dr Kim Budil.
” Franchir ce seuil est la vision qui a conduit 60 ans de poursuite dévouée – un processus continu d’apprentissage, de construction, d’élargissement des connaissances et des capacités, puis de trouver des moyens de surmonter les nouveaux défis qui ont émergé. “
“Ce sont les problèmes que les laboratoires nationaux américains ont été créés pour résoudre.”
“Il s’agit d’une réalisation historique pour les chercheurs et le personnel du NIF qui ont consacré leur carrière à voir l’allumage par fusion devenir une réalité, et cette étape importante suscitera sans aucun doute encore plus de découvertes”, a déclaré la secrétaire américaine à l’Énergie, Jennifer M. Granholm.
« Nous avons une compréhension théorique de la fusion depuis plus d’un siècle, mais le cheminement du savoir à l’action peut être long et ardu. L’étape d’aujourd’hui montre ce que nous pouvons faire avec persévérance », a ajouté le Dr Arati Prabhakar, conseiller en chef du président pour la science et la technologie et directeur du Bureau de la politique scientifique et technologique de la Maison Blanche.
“Cette avancée scientifique étonnante nous place sur le précipice d’un avenir qui ne dépendra plus des combustibles fossiles, mais plutôt alimenté par une nouvelle énergie de fusion propre”, a déclaré le chef de la majorité au Sénat américain, Charles Schumer.
