... pour sortir des énergies fossiles
. Grand économiste du début du XXe siècle, Joseph Schumpeter fût le premier à proposer une vision dynamique de la croissance économique. Elle s’appuie sur l’idée de la « destruction créatrice » énonçant que toute innovation détruisant la technologie précédente est source de croissance.
. La société préindustrielle était une société d’énergies renouvelables.
On se chauffait, on cuisinait et on s’éclairait au bois (biomasse), on moulait le grain grâce à l’hydraulique (moulin à eau) et l’éolien (moulin à vent), on se déplaçait sur les mers à la force du vent et à terre sur le dos d’un cheval nourri à l’avoine (biomasse). Hélas, cette société fut incapable d’offrir à nos aïeux la croissance économique nécessaire à leur développement.
. Il s’agissait là de renouvelables « non technologiques ».
Aussi, durant une bonne partie du XIXe siècle, de grands scientifiques tentèrent de « techniciser » les énergies renouvelables : pile de Volta (batterie), électrolyse de Nicholson (production d’hydrogène vert), voiture électrique de Stratingh, pile à combustible de Schönbein, effet photoélectrique de Hertz (ancêtre du panneau photovoltaïque), utilisation d’huile d’arachide et d’alcool (biocarburants) dans les premiers moteurs thermiques.
Bien que la plupart des technologies renouvelables aient été découvertes avant la fin du XIXe siècle, nos illustres ancêtres ne les ont jamais industrialisées, considérant le charbon, puis le pétrole et le gaz bien plus efficaces pour assurer leur développement. Dans le jargon « schumpeterien », les énergies fossiles apparaissent donc comme la « destruction créatrice » des énergies renouvelables.
Fut-elle propre et renouvelable, une énergie non pilotable comme le solaire ou l’éolien (réserves infinies à l’échelle humaine) ne peut être destruction créatrice d’une énergie pilotable, même si cette dernière n’est pas renouvelable (consommatrice de ressources naturelles finies) et émettrice de CO2. Seule une énergie pilotable, renouvelable et non émettrice de déchets pourrait être destruction créatrice des fossiles.
La croissance verte cherche à inverser le processus et à faire des énergies renouvelables la destruction créatrice des fossiles : mission possible ? A condition d’oser qualifier de « verte » l’énergie de fusion nucléaire, d’être confiant et de savoir être suffisamment patient !
. Le nucléaire classique à neutrons lents, de seconde génération (réacteurs actuels à eau pressurisée) et de troisième génération (EPR) est pilotable et n’émet pas ou très peu de CO2.
En revanche, il est consommateur de ressources naturelles (uranium 235) contenues en quantités limitées dans l’écorce terrestre (0,7 % de l’uranium naturel contre 99,3 % d’uranium 238 non fissile) et il génère des déchets radioactifs (uranium appauvri et plutonium) qu’il faudra traiter, voire entreposer durant plusieurs millénaires dans des stockages géologiques. Il ne coche donc pas les cases de la destruction créatrice.
. Le nucléaire de quatrième génération (surgénération à neutrons rapide) utilise du plutonium239 (n’existant pas à l’état naturel, mais fabriqué directement dans le réacteur à partir de l’uranium 238) comme matériau fissile. L’uranium 238 étant 140 fois plus abondant que l’uranium 235, le combustible nucléaire deviendrait de ce fait pratiquement inépuisable à l’échelle humaine. À ce jour, il n’existe que trois surgénérateurs : deux en Russie de 560 et 820 MW et un expérimental de 20 MW en Chine près de Pékin. La France fut pourtant pionnière en la matière avec le prototype Superphénix (puissance de 1,2 GW). Mis en service en 1986, il fût définitivement abandonné par le gouvernement de Lionel Jospin (J.Chirac) en 1997, un gaspillage de plus de 2 milliards €. Le procédé renaquit de ses cendres en 2006 avec le projet Astrid (600 MW). Avec les mêmes arguments « écologiques » le gouvernement d’Edouard Philippe (E.Macron) eut la peau d’Astrid en 2018 ; un nouveau gaspillage de plus de 850 millions €.
Petit frère de l’uranium 238 avec des ressources naturelles 4 fois plus abondantes, le thorium 232, un métal argenté peu radioactif, est un autre élément se prêtant à la surgénération nucléaire. S’il n’existe pas aujourd’hui de surgénérateur au thorium dans le monde, la Chine vient de délivrer une autorisation d’exploitation d’une durée de 10 ans pour un prototype de réacteur nucléaire expérimental au thorium à sels fondus, un petit surgénérateur expérimental de 2 mégawatts électriques (MWe). Ce projet de réacteur au thorium a été lancé il y a plus de 10 ans ; les travaux ont débuté en 2018 et le chantier n’aura finalement duré que 3 ans, au lieu des 6 années initialement prévues. À l’issue des travaux, les autorités environnementales chinoises ont passé 2 ans à contrôler la conformité de l’installation avant d’accorder l’autorisation d’exploitation.
Pour être développée à une échelle industrielle, cette filière prometteuse nécessitera encore de nombreuses années de recherches et d’investissements. La France, dont le granite de Quintin en Bretagne contient d’abondantes réserves de thorium, n’a malheureusement aujourd’hui aucun projet de surgénération au thorium dans ses cartons.
Une fois de plus, l’Europe obsédée par un « Green Deal » idéologique fait fausse route. Alors que les réacteurs à neutrons rapides français ont été reportés aux calendes grecques, les grandes puissances nucléaires (Chine, Russie, États-Unis, Inde) s’engagent sur cette voie qui coche presque toutes les cases de la destruction créatrice des fossiles : ressources pratiquement infinies (et donc renouvelables) et bien moins de déchets hautement radioactifs.
. Le Graal de la perfection se trouve dans le cœur du soleil : c’est la fusion nucléaire. Alors que la fission (classique ou surgénération) cherche à produire de l’énergie en cassant un gros atome fissile (uranium, plutonium, thorium), la fusion cherche au contraire à combiner deux atomes légers, (deux isotopes de l’hydrogène – deutérium et tritium) pour produire un atome plus lourd (de l’hélium) tout en libérant des neutrons.
Comparée à tous ses confrères énergétiques, la fusion nucléaire coche toutes les cases de l’énergie parfaite : elle est pilotable et n’émet pas de déchets (l’hélium n’est pas radioactif). Par ailleurs, compte tenu des réserves quasi illimitées de deutérium dans l’eau de mer et des quantités substantielles de tritium pouvant être produites par irradiation du lithium, la disponibilité en combustibles serait assurée pour plusieurs dizaines de milliers d’années. La fusion nucléaire pourrait donc être considérée à l’échelle des siècles comme une énergie renouvelable. Enfin, dans la mesure où il ne s’agit pas d’une réaction en chaîne, un dysfonctionnement du réacteur arrête immédiatement le processus. La fusion élimine toutes les externalités négatives de la fission : ressources, déchets et risque d’accident majeur.
Simultanément à plusieurs autres procédés à l’étude dans le monde, installé près de Cadarache dans la vallée de la Durance, le projet ITER vise à démontrer la possibilité de produire de l’électricité nucléaire à partir de la fusion. ITER pourrait libérer pour quelques millénaires l’humanité de sa geôle énergétique, pérenniser la société de croissance et renvoyer aux oubliettes les passions tristes des "collapsologues décroissantistes".
Contrepoints - Philippe Charlez – 22 jun 2023
Une réaction stable pendant 6 minutes.
La fusion nucléaire, souvent qualifiée de Graal énergétique du XXIe siècle, n’est plus une simple chimère de science-fiction. Le réacteur sud-coréen KSTAR (Korea Superconducting Tokamak Advanced Research), surnommé le « Soleil artificiel », vient de pulvériser les limites techniques connues en maintenant un plasma à des températures infernales pendant 6 minutes consécutives. En réussissant à stabiliser cet état de la matière sur une telle durée, les physiciens ne se contentent plus de théoriser : ils prouvent que la maîtrise du feu des étoiles sur Terre est désormais techniquement possible. Ce seuil franchi est une étape décisive vers une source d’énergie propre et quasi illimitée.
Pourquoi maintenir le plasma est un défi titanesque
Le problème principal de la fusion n’est pas tant d’allumer le feu que d’empêcher la flamme de s’éteindre ou de détruire le four. Le défi consiste à contenir une substance sept fois plus chaude que le cœur du Soleil sans qu’elle n’entre en contact avec la matière environnante. Aucun matériau sur Terre, pas même les alliages les plus résistants comme le tungstène ou le carbone renforcé, ne peut résister à un contact direct avec ce plasma sans se sublimer instantanément, passer de l'état solide à l'état gazeux directement (sans passer par l'état liquide). C’est ici qu’intervient le génie de la physique moderne : le confinement magnétique.
Puisque nous ne pouvons pas toucher le plasma, nous le faisons léviter. Le KSTAR est un tokamak, une machine toroïdale en forme de « beignet », entourée d’aimants supraconducteurs gigantesques refroidis à l’hélium liquide. Ces aimants génèrent des champs magnétiques d’une complexité inouïe qui agissent comme une cage immatérielle. La configuration magnétique est hélicoïdale : elle force les ions et les électrons du plasma à suivre des lignes de champ qui s’enroulent autour de l’anneau, parcourant des kilomètres sans jamais toucher les parois. Cependant, le plasma est capricieux. Il se comporte comme un fluide magnétohydrodynamique turbulent, sujet à des instabilités chaotiques appelées « Modes localisés au bord » (Edge localized modes ou ELM). Ces éruptions, similaires aux éruptions solaires mais à l’échelle du réacteur, peuvent endommager les parois et faire s’effondrer la réaction en une fraction de seconde. Tenir 6 minutes signifie que l’on a réussi à supprimer ou atténuer ces modes ELM grâce à des perturbations magnétiques résonantes, une prouesse de contrôle en temps réel.
Une température sept fois supérieure au centre du Soleil
Le chiffre donne le vertige. Pour que la fusion se produise sur Terre, nous devons atteindre 100 millions de degrés Celsius (273,15 de moins que les kelvins). Pourquoi une telle démesure, alors que le Soleil fusionne l’hydrogène à « seulement » 15 millions de degrés ? C’est une question de densité et de probabilité quantique. Dans le Soleil, la pression gravitationnelle est gigantesque, ce qui force les atomes à se rencontrer. Sur Terre, la densité du plasma est beaucoup plus faible (proche du vide). Pour compenser, il faut augmenter drastiquement la vitesse des particules pour vaincre la barrière coulombienne. Les noyaux atomiques étant chargés positivement, ils se repoussent violemment.
La barrière coulombienne entre deux noyaux atomiques en interaction résulte de la compétition entre deux forces : la force de répulsion électrostatique entre les protons (loi de Coulomb), qui est à longue portée et la force nucléaire entre les nucléons (neutrons et protons), qui est fortement attractive mais à courte portée.
Le laboratoire KSTAR a réussi à maintenir ce seuil critique de 100 millions de degrés pendant toute la durée de l’expérience, atteignant ce que les physiciens appellent le « régime de haute performance ». C’est une performance bien supérieure à ce que font la plupart des autres réacteurs expérimentaux dans le monde. La réussite coréenne repose sur l’utilisation de nouvelles technologies de chauffage par ondes électromagnétiques (comme le chauffage cyclotronique ionique) et par injection de neutres, qui bombardent le plasma pour lui transférer de l’énergie cinétique. Mais le véritable exploit est d’avoir conservé cette chaleur. Le plasma a tendance à refroidir par rayonnement et conduction turbulente. KSTAR a excellé dans la création de barrières de transport internes (ITB), des zones où la turbulence est supprimée, agissant comme une « bouteille thermos » magnétique ultra-efficace.
Le rôle clé du divertor en tungstène de KSTAR
L’une des clés de ce succès réside dans une mise à jour matérielle récente et stratégique du réacteur coréen. Les ingénieurs ont remplacé une pièce maîtresse appelée le « divertor ». Situé au bas de la chambre à vide, le divertor agit comme le pot d’échappement du réacteur. Il est bombardé par les particules qui s’échappent du confinement principal, évacuant les cendres de la fusion (l’hélium) et l’excès de chaleur thermique pour éviter que le plasma ne s’étouffe. Auparavant composé de carbone, le nouveau divertor du KSTAR est fait de tungstène.
Le tungstène est un métal remarquable, possédant le point de fusion le plus élevé de tous les éléments chimiques connus (3.422 °C). Le choix de ce matériau répond à une exigence critique : la rétention du tritium. Le carbone, bien que très résistant aux chocs thermiques, agissait comme une éponge à hydrogène, piégeant le précieux carburant de fusion dans sa structure poreuse. Cela posait des problèmes de sécurité nucléaire et d’efficacité de la réaction. Le tungstène, beaucoup plus dense, ne retient pas le carburant et supporte mieux le flux thermique intense, qui peut dépasser 10 mégawatts par mètre carré, soit une charge thermique comparable à celle subie par une navette spatiale lors de sa rentrée atmosphérique. Ce changement technique, validé par le record de durée, démontre que les matériaux de haute performance sont désormais matures pour supporter les conditions extrêmes d’un réacteur en fonctionnement continu.
De la Corée à la France : l’impact décisif pour le projet ITER
Il est important de comprendre que le KSTAR ne fonctionne pas en vase clos. La recherche sur la fusion est l’un des plus beaux exemples de collaboration internationale scientifique. Les résultats obtenus en Corée du Sud sont scrutés de très près dans le sud de la France, à Saint-Paul-lez-Durance, où se construit actuellement ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor). ITER est le grand frère du KSTAR, une machine gigantesque conçue pour être la plus grande expérience scientifique de l’histoire de l’humanité, avec un volume de plasma dix fois supérieur.
Le KSTAR sert de banc d’essai avancé pour ITER. Comme les deux machines partagent une architecture supraconductrice similaire (utilisant des alliages niobium-étain), les succès de l’un valident directement les choix de conception de l’autre. Le record de 6 minutes prouve aux équipes d’ITER que les régimes de fonctionnement continu (« steady-state ») sont physiquement possibles et contrôlables. Cela réduit drastiquement les incertitudes pour le futur réacteur international. Si le KSTAR parvient à stabiliser un plasma de tungstène à haute température, alors ITER aura d’autant plus de chances de réussir sa mission première : démontrer un gain énergétique net, c’est-à-dire produire dix fois plus d’énergie thermique qu’il n’en consomme pour chauffer le plasma. C’est une validation cruciale de la feuille de route mondiale vers la fusion.
Les obstacles qui nous séparent encore de l’électricité commerciale
Malgré l’enthousiasme légitime que suscite cette annonce, il faut garder la tête froide et une rigueur scientifique. Nous ne brancherons pas nos réseaux électriques sur un réacteur à fusion dans la décennie à venir. Le chemin reste semé d’embûches techniques considérables. Le record de KSTAR concerne la stabilité du plasma, mais il ne résout pas encore la question du bilan énergétique global de la centrale. Aujourd’hui, il faut encore dépenser une énergie colossale pour refroidir les aimants à -269°C (proche du zéro absolu) et pour alimenter les systèmes de chauffage. Le rendement net « à la prise » est pour l’instant négatif sur tous les réacteurs expérimentaux.
Un autre défi majeur réside dans la gestion des neutrons. La réaction de fusion entre le deutérium et le tritium produit des neutrons de très haute énergie (14,1 MeV). Contrairement aux particules chargées confinées par le champ magnétique, ces neutrons neutres traversent le champ et percutent les parois du réacteur de plein fouet. Ce bombardement neutronique modifie la structure atomique des matériaux, les rendant cassants et poreux au fil du temps (un phénomène mesuré en dpa, ou déplacements par atome). Il faudra développer des matériaux encore plus résilients pour les futures centrales commerciales qui devront tourner 24h/24. Enfin, la production de tritium (tritium breeding) reste à démontrer à grande échelle : les réacteurs devront être capables de produire leur propre carburant en utilisant des couvertures tritigènes au lithium, un cycle fermé complexe qui n’a jamais été testé intégralement.
Une promesse énergétique pour l’avenir
Pourquoi s’acharner malgré ces difficultés d’ingénierie ? Parce que la récompense au bout du chemin est inestimable pour la civilisation. La fusion nucléaire représente l’espoir d’une énergie de base pilotable, massive et décarbonée. Contrairement à la fission nucléaire actuelle, la fusion est intrinsèquement sûre. Il n’y a pas de risque d’emballement de réaction ou de fusion du cœur type Tchernobyl. Si un problème survient, le plasma se refroidit instantanément et la réaction s’arrête d’elle-même. De plus, la fusion ne produit pas de déchets radioactifs à haute activité et à vie longue nécessitant un stockage géologique profond. La radioactivité induite dans les matériaux de structure diminue rapidement, redevenant proche du niveau naturel en une centaine d’années. Ce record du KSTAR nous rappelle que le progrès scientifique procède par bonds successifs, et nous venons de vivre l’un de ces bonds.
OuestFrance / Amphisciences - 26 déc 2025