Malgré les défis scientifiques et techniques qu’elle représente, la course à la fusion nucléaire est une entreprise dans laquelle de nombreuses nations décident de se lancer. À la clef, une source d’énergie quasi-illimitée, non-intermittente, à un coût très faible et qui ne représente pas un danger pour la planète. À l’heure où l’urgence environnementale contraint les États à réduire leur dépendance aux combustibles fossiles polluants, la fusion nucléaire a de quoi représenter une alternative énergétique sensée. Le Canada, à l’instar des initiatives lancées eu Europe, au Japon ou aux États-Unis, pourrait à son tour se lancer dans la construction d’un réacteur à fusion nucléaire prototype. Explications.

Des initiatives isolées mais prometteuses

Une équipe de scientifiques canadiens a publié il y a quelques jours un dossier baptisé « Fusion 2030 » qui vise à établir une feuille de route menant à la construction d’un premier réacteur à fusion nucléaire. Ce groupe d’experts, composé de chercheurs des universités d’Alberta et du Saskatchewan, ainsi que d’ingénieurs de la Fusion Technology Alliance, du centre Fedoruk et de la société General Fusion, estiment en effet que le Canada possède désormais l’expertise technologique nécessaire pour développer d’ici 2030 un réacteur à fusion nucléaire prototype fonctionnel.

Il faut dire que l’Amérique du Nord est devenue en quelques années un terreau fertile pour les initiatives qui ambitionnent de recréer, sur Terre, le phénomène de fusion nucléaire se déroulant au cœur du Soleil. Des start-up comme General Fusion, Helion Energy ou encore Tri Alpha se sont lancées dans la quête de ce Saint Graal énergétique, à l’aide des opportunités offertes par la nouvelle économie (mutualisation des compétences, complémentarité des budgets…).

Avec parfois des résultats impressionnants : en septembre 2015, Tri Alpha annonce par exemple être parvenu à confiner un plasma de 10 millions de degrés Celsius grâce à un réacteur à champ magnétique inversé. Un exploit qui n’a duré que quelques millisecondes, mais qui ne peut qu’encourager les porteurs de ces initiatives… et convaincre de potentiels investisseurs.

Fort de l’expertise développée par les ingénieurs de ces jeunes pousses et de la capacité de recherche du milieu universitaire canadien, les experts à l’origine du rapport « Fusion 3000 » comptent convaincre le gouvernement de Justin Trudeau de les soutenir financièrement : si la construction du premier démonstrateur de fusion nucléaire canadien est techniquement envisageable d’ici 13 ans, le premier obstacle auquel se heurte ces scientifiques est d’ordre budgétaire.

La maitrise de la fusion nucléaire en 2 temps

C’est la raison pour laquelle ils sollicitent l’octroi d’une enveloppe budgétaire de 125 millions de dollars (soit 90 millions d’euros). Cette enveloppe budgétaire leur permettrait de se lancer dans les différentes étapes qui constituent leur feuille de route vers la fusion nucléaire.

Dans un premier temps, l’objectif de « Fusion 3000 » serait de mutualiser les ressources et fédérer les compétences qui existent actuellement sur le territoire canadien autour d’un objectif commun. Il s’agirait d’assurer un investissement minimum dans la capacité de recherche et de formation du milieu universitaire canadien. « Nous devons nous assurer que nous produisons les diplômés possédant les compétences nécessaires pour contribuer pleinement à la recherche sur la fusion », explique Michael Delage, directeur technologique chez General Fusion.

Le rapport évoque également la nécessité de réunir les efforts déployés par General Fusion mais aussi l’expertise sur les technologies de fusion magnétique et de fusion au laser des universités de Saskatchewan et d’Alberta ainsi que les connaissances du laboratoire canadien du nucléaire (situé en Ontario) sur la technologie du tritium, les combustibles de fusion et les interactions neutron-matière.

Une fois la mutualisation des compétences et des technologies effective, d’ici 2022, les experts proposeraient d’entrer dans une seconde étape qui consisterait à développer un réacteur capable de produire des électrons.

« La possibilité de développer la fusion pour répondre à la demande énergétique mondiale justifie un grand effort international pour maîtriser cette source propre et durable. (…) Nous pouvons anticiper que la fusion deviendra une importante source d’énergie à la moitié de ce siècle ou avant. Cette ressource, virtuellement inépuisable, acceptable sur le plan environnemental et accessible universellement, va avoir un impact sur la stratégie énergétique mondiale », estime le rapport.

Deux technologies, un seul objectif

La recherche sur la fusion nucléaire a débuté il y maintenant plus de 60 ans. Plusieurs technologies ont été mises au point et affichent aujourd’hui divers degrés d’avancement. Les auteurs de « Fusion 3000 » n’écartent pour l’instant aucune de ces technologies dans le cadre de leur travail pour confiner le plasma. Il n’existe en effet aucun matériau capable de résister aux 200 millions de degrés issus du phénomène de fusion nucléaire. Un des enjeux majeurs de la recherche sur la fusion nucléaire consiste donc à créer un champ magnétique pour contenir ce plasma à très haute température.

En France, sur le site de Cadarache, les équipes du projet international ITER planchent sur la conception d’un réacteur à confinement magnétique baptisé Tokamak. Sa particularité est de confiner le plasma au centre d’un réacteur en forme de beignet. L’objectif est d’empêcher le plasma d’entrer en contact avec les parois (ce qui aurait pour effet de le refroidir et donc d’annuler l’opération de fusion). La technologie Tokamak est également au centre des recherches sur la fusion menée par le Japon ou encore la Chine.

Des scientifiques allemands planchent depuis une vingtaine d’années sur une technologie baptisée Stellerator dont le principe est de confiner le plasma grâce à un champ magnétique non pas de forme circulaire mais torsadé. « Le Stellarator est vraiment revenu dans la course. C’est comme un bon match de foot, si vous voulez voir un bon match, il faut deux bonnes équipes. Donc, c’est très bien : on a deux solutions qui peuvent conduire à la fusion nucléaire. L’avenir dira laquelle est la plus importante », s’amuse Didier Chauvin, ingénieur en charge d’assembler un Stellerator à l’Institut Max Planck.

Une chose est sûre, l’humanité est à un moment crucial dans la quête de la fusion nucléaire. « C’est un moment où la communauté internationale se décide d’explorer cette possibilité et de définir les étapes clés qui mèneront vers un prototype de réacteur », explique Richard Kamendje, physicien à l’Agence internationale de l’énergie atomique à Vienne.