Petit panorama 2007 de la fusion nucléaire

Historiquement, après un départ dans un désordre et une diversité favorables à la recherche, l’essentiel des scientifiques, au niveau mondial, s’est réuni pour imiter les Russes qui, à la fin des années 60, réussissaient une expérience de fusion dans un tokamak, sorte de grand aimant en forme d’anneau (chambre toroïdale à confinement magnétique - type ITER).

Peu de choses ont changé depuis, sinon qu’on trouve aujourd’hui des tokamaks jusqu’en Chine et en Iran. En Occident, la communauté des scientifiques et des industriels concernés par la fusion s’est transformée en un formidable lobby. Le projet international ITER en est un bon exemple : cette expérience de dix milliards d’euros aura mis vingt ans pour aboutir sur le papier, et autant à se réaliser. Mais, au mieux vers 2030, le futur roi des tokamaks, implanté en France, dira-t-il si on peut un jour en espérer quelque chose pour produire de l’électricité, dans la seconde moitié du siècle. En privé, les scientifiques en attendent peu, sinon de la "belle science". Mais au CEA français, pas une tête ne dépasse. Même les plus opposés refusent de s’exprimer : on leur a déjà coupé les crédits, mais ils gardent encore un salaire...

Les États-Unis ne participent qu’à hauteur de 10 % dans ITER. Chez eux, ils développent aussi la fusion par laser (confinement inertiel), très orientée militaire et autre grande dévoreuse de crédit. La France fait de même avec le projet Mégajoule, et les Anglais pilotent un projet civil européen, Hiper. Si la phase préparatoire lancée début 2008 est concluante, sa construction coûtera 750 millions d’euros. Comme pour ITER, pas d’espoir de production d’énergie avant 2050.

Pour tous les systèmes, le défi de la production d’électricité par fusion nucléaire n’est pas tant d’obtenir une réaction que de le faire durablement, et en produisant plus d’énergie qu’on en consomme dans le processus. Aucune expérience n’y est encore parvenue, si grosse soit-elle, mais de récentes annonces américaines augurent d’un possible changement de cap de la recherche, vers des solutions à plus petite échelle.

DU NEUF EN AMÉRIQUE

Pour avoir laissé pousser des racines de recherche, sans grand soutien mais sans non plus chercher à les éliminer, l’Amérique se découvre aujourd’hui plusieurs cartes en main. Depuis des années, en effet, quelques scientifiques persistent à y explorer des voies différentes, des francs-tireurs qui gardent l’objectif révolutionnaire d’une électricité propre, abondante et bon marché. À l’opposé des tokamaks, qui consomment un mélange de deux isotopes de l’hydrogène (deutérium, stable, et tritium, radioactif), certaines de ces alternatives visent une fusion presque parfaitement propre, grâce à une très faible émission de neutrons ("fusion aneutronique"). Avantage, elle ne rejetterait que de l’hélium, inoffensif, alors qu’ITER restera grand producteur de radioactivité, quoique moins que les centrales actuelles à fission.

Les plus spectaculaires de ces annonces viennent de la "Z-machine" des laboratoires Sandia, au département de l’Énergie. Après avoir déjà fusionné du deutérium en 2003, cet engin de recherche militaire produisait un plasma de plusieurs milliards de degrés en 2005, un record, bien assez en théorie pour déclencher une fusion aneutronique. Entièrement rénové cette année pour une centaine de millions de dollars, installé dans un simple hangar, il préfigure de mieux en mieux le générateur d’électricité auquel rêve Craig Olson, responsable du Pulsed Power Inertial Fusion Energy Program de Sandia. Selon lui, développer un réacteur par "Z pinch" (striction axiale) ne prendrait pas vingt ans. Et comme la "Z" actuelle n’est pas faite pour cela, Sandia appelle son administration de tutelle à la doubler dans un cadre civil. Celle-là bénéficierait aussi d’un système d’allumage qu’Olson qualifie de "révolutionnaire", récemment mis au point avec des Russes très intéressés, puisqu’ils disposent de la seconde "Z-machine" la plus puissante du monde. Auréolé de ces réussites, le "Z pinch" à tout pour être la bête noire des Français. Évidemment, il n’est même pas mentionné dans le rapport sur la fusion, présenté au gouvernement par l’Académie des sciences, au printemps 2007. La France dispose pourtant d’atouts dans ce domaine, avec une petite "Z-machine" aujourd’hui réservée à l’armée, et la Russie ne demanderait sans doute pas mieux que d’étendre ses collaborations. Si le citoyen en veut, il peut toujours signer cette pétition européenne.

Autre annonce étonnante, celle de Robert Bussard, l’un des premiers papes de la voie tokamak US. Invisible pendant des années, le voilà qui ressurgit et raconte son histoire : finalement convaincu que les tokamaks posent des problèmes insurmontables, sa petite entreprise a retravaillé un des premiers concepts de réacteur (confinement électrostatique), avec un micro budget alloué par la Navy, l’idée initiale étant d’en équiper un porte-avion. Onze ans de recherche intense, interdite de publication, jusqu’à fermeture du labo pour compression de budget, fin 2005. Bilan : une expérience finale réussie et quelques brevets. Aux dernières nouvelles, la Navy replongerait pour quelques mois, le temps de valider la dernière expérience. Si tout va bien, Bussard cherchera ensuite 200 millions de $ pour un prototype industriel. Il les trouvera alors facilement, le secteur privé ne restant pas indifférent au domaine. On pourrait même assister à un « boom » de la fusion.

LE PRIVÉ AUSSI

Réchauffement climatique, crise de l’énergie... la fusion serait la bienvenue. Et que ce soit des idées entièrement neuves ou d’anciennes améliorées, beaucoup de systèmes tiennent la route sur le papier. Les brevets s’accumulent, reste à passer au concret. Quelques grands noms du capital-risque américain viennent ainsi d’investir 40 millions de dollars dans Tri Alpha Energy, en Californie, pour développer un réacteur à plasmoïde rotatif autoconfiné, alimenté par accélérateurs de particules, avec conversion directe de l’énergie produite en électricité - Colliding Beam Fusion Reactor in Field Reversed configuration. Selon ses concepteurs, Frank Monkhorst et Norman Rostoker, les premières expériences marchent encore mieux que prévu. Eux visent la fusion aneutronique, et ils ne sont pas les seuls. Le "Plasmak" de Paul M. Koloc cherche lui aussi des investisseurs pour son magnétoplasmoïde sphérique, qui rappelle la foudre en boule, tout comme les plasmoïdes toroïdaux en collision frontale de Clint Seward, qui restent stables à l’air libre.

Autre amateur de plasmoïde, Eric J. Lerner perfectionne la "Focus Fusion" depuis des années. En guise de financement, il reçoit les dons défiscalisés du public par internet. Il collabore aussi avec des universitaires mexicains, la Commission chilienne pour l’énergie nucléaire... et vient de vendre une première licence, à un Européen. Objectif : un prototype pour 2012, qui tiendra dans un garage. C’est encore bien gros pour les partisans de la Sonofusion, dont le réacteur devrait tenir sur un coin de table. Deux entreprises et quantité d’universitaires se disputent cette idée des années 30, qui reste très controversée. Pour eux, des ondes sonores envoyées dans un liquide y généreront des bulles dont l’implosion produira la fusion attendue. Il ne resterait plus qu’à trouver le bon liquide... et les bonnes ondes. À l’inverse, la fusion de deutérium par cristal pyroélectrique a vite été reconnue. Issue de l’Ucla en 2005, il est vrai qu’elle ne prétend pas (encore ?) produire d’énergie - plutôt alimenter un équipement radiologique de poche.

Avec ce tour d’horizon, et alors que le traité ITER ne date que de 2006, le paysage de la fusion nucléaire apparaît nettement plus chaotique qu’il y a seulement deux ans. On y voit des Goliath face à d’ambitieux David, des interférences entre recherche civile et militaire, des programmes bien gras accaparer les ressources publiques, des systèmes pollueurs et d’autres sans impact, des installations de petites tailles qui remettent en cause l’hypercentralisation officiellement revendiquée... Mais, en science, quand une idée dérange, on ne fait pas que lever les boucliers, on sort aussi le glaive : alors qu’eux-mêmes se disent en bute à de graves difficultés scientifiques et technologiques, les partisans du tokamak ou des lasers dénigrent volontiers leur nouveaux challengers, qui le leur rendent bien.

Bien que le sujet ne soit pas au programme du Grenelle de l’environnement, la recherche sur la fusion nucléaire gagnerait certainement à une remise en question, dans une optique sarkozyste de reprise en main tous azimuts, et pour le plus grand bien du reste de l’humanité. À l’image des travaux sur la maladie d’Alzheimer, aucune piste ne devrait y être négligée. Rêvons un peu : selon son président, Total pourrait s’orienter vers le nucléaire pour anticiper la fin du pétrole. Une infime fraction de son bénéfice lui suffirait à se payer la "Focus Fusion" en entier...

Mezigue & Co