Ce soleil artificiel français fonctionne 22 minutes, c’est colossal

Toute la puissance du mécanisme physique des étoiles, mais dans un réacteur : la fusion nucléaire et ses « soleils artificiels » pourraient ouvrir un nouveau monde pour l’énergie de demain. Encore faut-il que ces réacteurs fonctionnent pleinement. Les défis à surmonter pour y parvenir sont nombreux. Le nouveau record établi par le tokamak West du CEA, et annoncé le 18 février 2025, résonne donc comme une importante réussite.

Les tokamaks sont d’immenses machines en forme de donut. On y injecte quelques grammes d’un gaz d’hydrogène. Lorsque le réacteur démarre, ce gaz est chauffé à des températures colossales jusqu’à ce que l’on obtienne un nouvel état de la matière, un plasma dense et chaud. C’est grâce à ces conditions extrêmes qu’on provoque la fusion nucléaire, car cet état de la matière permet la rencontre des noyaux d’atomes. Et comme dans les étoiles, cette rencontre libère d’immenses quantités d’énergie. Que l’on peut — et que l’on veut — récupérer.

Se posent toutefois deux défis :

• La réaction doit pouvoir être maintenue le plus longtemps possible pour être utile (jusqu’à ce que la fusion s’auto-entretienne) ;
• Le plasma doit être chauffé à de très, très hautes températures.

Une fusion nucléaire de 22 minutes, en France

Les physiciens du tokamak WEST, situé en France à Cadarache, ont réussi à maintenir le plasma à 50 millions de degrés pendant 1 337 secondes, soit 22 minutes. Le précédent record ne datait que de quelques semaines, en Chine, où le tokamak East avait été maintenu 18 minutes. Cela représente une amélioration de 25 %.

Maintenir un tokamak en marche si longtemps nécessite de maîtriser toujours plus le fonctionnement physique et chimique du plasma, mais aussi les composants de la machine elle-même : les matériaux et les technologies mobilisées doivent parfaitement supporter ces très hautes températures maintenues sur des durées toujours plus longues.

« Il faut en effet maîtriser le plasma, instable par nature, et s’assurer que les composants placés face à lui sont capables de supporter ses rayonnements, sans dysfonctionner ni le polluer », précise le CEA.

L’horizon de la fusion nucléaire : de nouveaux records à établir

Ces 22 minutes ne sont qu’un début. Les équipes du tokamak West travaillent déjà à atteindre un autre objectif : maintenir la réaction de fusion plusieurs heures, mais aussi « en chauffant ce plasma à encore plus haute température pour se rapprocher au mieux des conditions attendues dans les plasmas de fusion ». Si ces 22 minutes ont été obtenues à partir de 2 mégawatts de puissance de chauffe, celle-ci doit être augmentée.

Record après record, les avancées des différents tokamaks, que ce soient West en France ou East en Chine, convergent vers un projet commun : ITER. Ce réacteur, en construction depuis plusieurs années, est le plus grand projet scientifique du siècle en termes d’ampleur. Rien que le complexe qui l’accueille s’étend sur 42 hectares, à Saint-Paul-lez-Durance. Dans le réacteur, la fusion devra atteindre 150 millions de degrés Celsius (ce qui dépasse de loin les 15 millions de degrés de notre Soleil).

L’entrée en activité d’ITER n’est pas pour tout de suite, loin de là. Et il sera un prototype — qui ne sera pas utilisé concrètement pour produire de l’électricité à un niveau industriel –, pour s’approcher d’un véritable usage. En effet, il perdure des verrous technologiques et économiques à résoudre. L’horizon de cette solution énergétique est aux alentours de 2050, voire au-delà.