La fusion nucléaire représente depuis longtemps le rêve d’une source d’énergie quasiment inépuisable et propre. Si cette technologie venait à être maîtrisée commercialement, elle pourrait transformer radicalement notre rapport à l’énergie, tout comme les innovations en mobilité électrique changent aujourd’hui nos modes de déplacement. Nous cherchons dans cette publication les avancées récentes et les perspectives futures de cette technologie prometteuse.
Les principes fondamentaux de la fusion nucléaire
La fusion nucléaire est le processus qui alimente notre soleil, où des noyaux d’hydrogène fusionnent pour former de l’hélium, libérant une quantité colossale d’énergie. Contrairement à la fission nucléaire utilisée dans les centrales actuelles, la fusion ne génère pas de déchets radioactifs à longue durée de vie et utilise comme combustible principal le deutérium, facilement extractible de l’eau de mer.
En décembre 2022, les chercheurs du National Ignition Facility aux États-Unis ont réalisé une avancée historique en obtenant pour la première fois un gain net d’énergie lors d’une expérience de fusion. Cette percée fondamentale atteste que le principe fonctionne, même si le chemin vers une application commerciale reste encore long.
Le défi principal de la fusion réside dans les conditions extrêmes nécessaires à sa réalisation. Pour fusionner, les noyaux d’hydrogène doivent être chauffés à plus de 150 millions de degrés Celsius, une température cinq fois supérieure à celle du cœur du soleil. À cette température, la matière existe sous forme de plasma qu’aucun matériau ne peut contenir directement.
Deux approches principales sont analysées pour confiner ce plasma brûlant :
- Le confinement magnétique (utilisé dans les tokamaks comme ITER)
- Le confinement inertiel (utilisé au NIF avec des lasers surpuissants)
- Des approches hybrides ou alternatives en développement
Cette quête d’une énergie propre et abondante fait écho à notre recherche actuelle de meilleures options de mobilité électrique, où nous cherchons à remplacer les énergies fossiles par des alternatives plus durables et moins polluantes.
Les projets majeurs qui façonnent l’avenir de la fusion
ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor) reste le projet phare de la fusion mondiale. Cette collaboration internationale d’une ampleur inédite, impliquant 35 pays dont la Chine, l’Union européenne, l’Inde, le Japon, la Corée du Sud, la Russie et les États-Unis, construit actuellement un des plus le plus grands tokamak du monde à Cadarache, en France. Avec un budget estimé à plus de 22 milliards d’euros, ITER vise à prouver la faisabilité technologique de la fusion nucléaire à grande échelle.
Si ITER est porté par des gouvernements, de nombreuses startups innovantes accélèrent également la course à la fusion commerciale. Commonwealth Fusion Systems (CFS), spinoff du MIT, développe des aimants supraconducteurs à haute température qui pourraient réduire considérablement la taille des réacteurs. General Fusion, soutenue par Jeff Bezos, examine une approche hybride où le plasma est comprimé mécaniquement.
Ces investissements massifs reflètent l’importance stratégique de cette technologie. Le tableau suivant présente quelques-uns des acteurs majeurs du secteur :
| Organisation | Technologie | Investissement estimé | Horizon commercial annoncé |
|---|---|---|---|
| ITER | Tokamak | 22+ milliards € | 2035 (démonstration) |
| Commonwealth Fusion | Tokamak compact | 2 milliards $ | 2030 |
| TAE Technologies | Accélérateur de particules | 1,2 milliard $ | 2030 |
| General Fusion | Compression magnétisée | 300 millions $ | 2025-2030 |
Tout comme nous avons vu les technologies de batteries et de propulsion électrique progresser rapidement ces dernières années, transformant notre conception de la mobilité, la fusion pourrait connaître une accélération similaire grâce à ces nouveaux acteurs et approches diversifiées.
Le calendrier réaliste pour une fusion commerciale
La question du “quand” reste la plus difficile à résoudre concernant la fusion nucléaire. Pendant des décennies, les scientifiques ont plaisanté en disant que la fusion commerciale était “toujours à 30 ans” de nous. Cette estimation semble aujourd’hui plus réaliste, bien que toujours incertaine.
Voici un calendrier prévisionnel basé sur les projets actuels :
- 2025-2027 : Premier plasma d’ITER
- 2030-2035 : Démonstration de production d’énergie par ITER
- 2035-2040 : Premiers prototypes de centrales commerciales
- 2040-2050 : Début du déploiement commercial
Les partisans les plus optimistes des startups privées, comme Commonwealth Fusion Systems ou TAE Technologies, visent des horizons plus proches, autour de 2030-2035 pour leurs premiers réacteurs commerciaux. D’un autre côté, l’histoire nous enseigne que ces estimations sont souvent trop optimistes.
La fusion doit surmonter des défis considérables, tant scientifiques qu’industriels : développement de matériaux résistant aux neutrons de haute énergie, systèmes de refroidissement efficaces, et mise au point de procédés de fabrication pour des composants inédits.
Nous pouvons faire un parallèle avec l’évolution des technologies de mobilité électrique. Il a fallu plusieurs décennies pour passer des premières voitures électriques expérimentales aux modèles performants et abordables d’aujourd’hui. La fusion suit probablement une trajectoire similaire, mais avec des défis techniques encore plus complexes.
Impact potentiel sur notre avenir énergétique
Si elle devient réalité, la fusion nucléaire pourrait révolutionner notre système énergétique global. Une centrale à fusion produirait une énergie décarbonée, disponible en permanence quelle que soit la météo, sans risque d’accident majeur et avec une empreinte territoriale réduite. Cette énergie abondante permettrait d’alimenter nos industries et nos systèmes de mobilité électrique avec une électricité propre et presque illimitée.
La fusion complèterait parfaitement les énergies renouvelables dans un mix énergétique décarboné, en fournissant l’énergie de base stable dont nos réseaux ont besoin. À terme, elle pourrait même rendre l’énergie si abondante qu’elle transformerait notre façon de concevoir son utilisation.
Si nous parvenons à maîtriser commercialement cette technologie, nous pourrions assister à une véritable renaissance énergétique, comparable à la révolution industrielle, mais cette fois basée sur une ressource propre et quasi illimitée.
