À l'intérieur de la percée de la fusion nucléaire qui pourrait être une étape vers une énergie propre illimitée dans un avenir lointain

Par Scott Pelley

15 janvier 2023 / 18 h 58 / CBS News

Le mois dernier, l'étoile la plus proche de la Terre se trouvait en Californie. Dans un laboratoire, pour la première fois, les plus grands lasers du monde ont forcé des atomes d'hydrogène à fusionner ensemble dans le même type de réaction produisant de l'énergie qui allume le soleil. Cela a duré moins d'un milliardième de seconde. Mais, après six décennies de labeur et d'échecs, le Lawrence Livermore National Laboratory a prouvé que cela pouvait être fait. Si la fusion devenait un jour une puissance commerciale, elle serait sans fin et sans carbone. En d'autres termes, cela changerait la destinée humaine. Comme vous le verrez, il reste encore beaucoup à faire. Mais après la percée de décembre, nous avons été invités à visiter le laboratoire et à rencontrer l'équipe qui a amené la puissance des étoiles sur Terre.

La fusion incontrôlée est facile - maîtrisée il y a si longtemps que les films sont en noir et blanc. La fusion est ce que fait une bombe à hydrogène, libérant de l'énergie en forçant les atomes d'hydrogène à fusionner. Ce qui a été impossible, c'est d'exploiter les feux d'Armageddon en quelque chose d'utile.

Le laboratoire national Lawrence Livermore du département américain de l'énergie contribue à la maintenance des armes nucléaires et aux expériences de physique des hautes énergies. À une heure à l'est de San Francisco, nous avons rencontré le directeur de Livermore, Kim Budil, dans le laboratoire qui a marqué l'histoire, le National Ignition Facility.

Kim Budil : Le National Ignition Facility est le laser le plus grand et le plus énergétique au monde. Il a été construit à partir des années 1990, pour créer des conditions en laboratoire qui n'étaient auparavant accessibles que dans les objets les plus extrêmes de l'univers, comme le centre des planètes géantes, ou le soleil, ou dans le fonctionnement des armes nucléaires. Et le but était de vraiment pouvoir étudier ce genre de condition à très haute énergie et haute densité avec beaucoup de détails.

Le National Ignition Facility, ou NIF, a été construit pour 3,5 milliards de dollars pour déclencher une fusion autonome. Ils ont essayé près de 200 fois en 13 ans. Mais comme une voiture avec une batterie faible, le "moteur" atomique ne tournerait jamais.

Scott Pelley : NIF a attiré quelques surnoms.

Kim Budil : Oui. Pendant de nombreuses années, le "Not Ignition Facility", le "Never Ignition Facility". Plus récemment, le "Nearly Ignition Facility". Donc, cet événement récent a vraiment mis l'Ignition dans le NIF.

L'allumage signifie déclencher une réaction de fusion qui produit plus d'énergie que les lasers n'en mettent.

Kim Budil : Donc, si vous pouvez l'obtenir suffisamment chaud, suffisamment dense, suffisamment rapide et le maintenir suffisamment longtemps, les réactions de fusion commencent à s'auto-entretenir. Et c'est vraiment ce qui s'est passé ici le 5 décembre.

Le mois dernier, le tir laser tiré de cette salle de contrôle a mis deux unités d'énergie dans l'expérience, les atomes ont commencé à fusionner et environ trois unités d'énergie sont sorties. Tammy Ma, qui dirige les initiatives de recherche sur la fusion laser du laboratoire, a reçu l'appel en attendant un avion.

Tammy Ma : Et j'ai fondu en larmes. Ce n'étaient que des larmes de joie. Et j'ai en fait physiquement commencé à trembler et-- et à sauter de haut en bas, vous savez, à la porte avant que tout le monde n'embarque. Tout le monde disait, "Qu'est-ce que cette folle fait?"

Tammy Ma est folle d'ingénierie.

Elle nous a montré pourquoi le problème de la fusion ferait pleurer n'importe qui. Il y a d'abord l'énergie nécessaire qui est délivrée par les lasers dans ces tubes plus longs qu'un terrain de football.

Scott Pelley : Et combien y en a-t-il en tout ?

Tammy Ma : 192 lasers au total.

Scott Pelley : Chacun de ces lasers est l'un des plus énergétiques au monde et vous en avez 192.

Tammy Ma : C'est plutôt cool, n'est-ce pas ?

Eh bien, assez chaud en fait, des millions de degrés, c'est pourquoi ils utilisent des clés pour verrouiller les lasers.

Les faisceaux frappent avec une puissance 1 000 fois supérieure à l'ensemble du réseau électrique national. Vos lumières ne s'éteignent pas chez vous lorsqu'elles prennent une photo car les condensateurs stockent l'électricité. Dans les tubes, les faisceaux laser s'amplifient en faisant des allers-retours rapides et le flash dure une fraction de seconde.

Tammy Ma : Nous devons arriver à ces conditions incroyables ; plus chaud, plus dense que le centre du soleil et nous avons donc besoin de toute cette énergie laser pour atteindre ces densités d'énergie très élevées.

Tout ce gros coup vaporise une cible presque trop petite pour être vue.

Scott Pelley : Puis-je tenir cette chose ?

Michael Stadermann : Absolument

Scott Pelley : Incroyable. Absolument incroyable.

L'équipe de Michael Stadermann construit les coquilles cibles creuses qui sont chargées d'hydrogène à 430 degrés en dessous de zéro.

Michael Stadermann : La précision dont nous avons besoin pour fabriquer ces coques est extrême. Les coquilles sont presque parfaitement rondes. Ils ont une rugosité cent fois meilleure qu'un miroir.

S'il n'était pas plus lisse qu'un miroir, les imperfections rendraient l'implosion des atomes inégale provoquant un pétillement de fusion.

Scott Pelley: Donc, ceux-ci doivent être aussi proches de la perfection qu'il est humainement possible.

Michael Stadermann : C'est exact. C'est vrai, et nous pensons qu'ils font partie des objets les plus parfaits que nous ayons sur Terre.

Le laboratoire de Stadermann recherche la perfection en vaporisant du carbone et en formant la coque en diamant. Ils en construisent 1 500 par an pour en faire 150 presque parfaits.

Michael Stadermann : Tous les composants sont réunis sous le microscope lui-même. Et puis l'assembleur utilise des étapes électromécaniques pour mettre les pièces là où elles sont censées aller - les déplacer ensemble, puis nous appliquons de la colle à l'aide d'un cheveu.

Scott Pelley : Un cheveu ?

Michael Stadermann : Oui. Habituellement quelque chose comme un cil ou est similaire, ou une moustache de chat.

Scott Pelley : Vous appliquez de la colle avec une moustache de chat ?

Michael Stadermann : C'est exact.

Scott Pelley : Pourquoi doit-il être si petit ?

Michael Stadermann : Le laser ne nous donne qu'une quantité limitée d'énergie, et pour piloter une plus grosse capsule, nous aurions besoin de plus d'énergie. C'est donc une contrainte de l'installation que vous avez vue qui est très grande. Et malgré sa grande taille, c'est à peu près ce que nous pouvons conduire avec.

Scott Pelley : La cible pourrait être plus grande, mais le laser devrait alors être plus grand.

Michael Stadermann : C'est exact.

Le 5 décembre, ils ont utilisé une cible plus épaisse pour qu'elle conserve sa forme plus longtemps et ils ont compris comment augmenter la puissance du tir laser sans endommager les lasers.

Tammy Ma : C'est donc un exemple de cible avant le tir…

Tammy Ma nous a montré un assemblage de cible intact. Cette coquille de diamant que vous avez vue est à l'intérieur de ce cylindre argenté.

Cet assemblage va dans une chambre à vide bleue, haute de trois étages. C'est difficile à voir ici parce que c'est hérissé de lasers et d'instruments.

Cet instrument qu'ils appellent Dante parce que, nous ont-ils dit, il mesure les feux de l'enfer. Un physicien a dit : « Vous devriez voir la cible que nous avons détruite le 5 décembre.

Ce qui nous a fait demander, "Pourrions-nous?"

Scott Pelley : Avez-vous déjà vu cela ?

Tammy Ma : C'est la première fois que je le vois.

Pour Tammy Ma, et pour le monde, c'est le premier regard sur ce qui reste de l'assemblage cible qui a changé l'histoire - un artefact comme le premier téléphone de Bell ou l'ampoule d'Edison.

Scott Pelley : Cette chose va finir dans le Smithsonian.

Le cylindre cible a été soufflé jusqu'à l'oubli, le support en cuivre qui le maintenait a été pelé vers l'arrière.

Scott Pelley : L'explosion à la fin était plus chaude que le soleil.

Tammy Ma : Il faisait plus chaud que le centre du soleil. Nous avons pu atteindre les températures les plus chaudes de tout le système solaire.

Ce qui ferait un changement astronomique dans la puissance électrique. Contrairement aux centrales nucléaires d'aujourd'hui, qui séparent les atomes, leur fusion est beaucoup plus puissante, avec peu de rayonnement à long terme. Et il est facile à éteindre, donc pas de crise. Mais passer du premier allumage à un groupe motopropulseur sera difficile.

Scott Pelley : Combien de photos prenez-vous par jour ?

Tammy Ma : Nous prenons en moyenne un peu plus d'une photo par jour.

Scott Pelley : S'il s'agissait théoriquement d'une centrale électrique commerciale, combien de tirs par jour seraient nécessaires ?

Tammy Ma : Il faudrait environ dix coups par seconde. Et l'autre grand défi, bien sûr, n'est pas seulement d'augmenter le taux de répétition, mais aussi de faire en sorte que le gain des objectifs passe à environ un facteur 100.

Non seulement les réactions devraient produire 100 fois plus d'énergie, mais une centrale électrique aurait besoin de 900 000 coquilles de diamant parfaites par jour. De plus, les lasers devraient être beaucoup plus efficaces. Rappelez-vous, la percée de décembre a mis deux unités d'énergie et en a retiré trois ? Eh bien, il a fallu 300 unités de puissance pour déclencher les lasers. Selon cette norme, c'était 300 entrées, trois sorties. Ce détail n'était pas au centre de la conférence de presse du ministère de l'Énergie en décembre, qui a fusionné l'avance avec un calendrier improbable.

La secrétaire à l'Énergie Jennifer Granholm lors de la conférence de presse du ministère de l'Énergie : L'annonce d'aujourd'hui est un énorme pas en avant vers l'objectif du président de réaliser la fusion commerciale d'ici une décennie.

Scott Pelley : Quand vous avez entendu dire que l'objectif du président Biden était l'énergie de fusion commerciale dans une décennie, vous avez pensé quoi ?

Charles Seife : J'ai pensé que c'était un non-sens.

Charles Seife est un mathématicien de formation, auteur scientifique et professeur à l'Université de New York qui a écrit un livre en 2008 sur le battage médiatique de la puissance de fusion.

Charles Seife : Je ne veux pas minimiser le fait qu'il s'agit d'un véritable exploit. L'allumage est une étape importante que les gens essaient de franchir depuis des années. J'ai bien peur qu'il y ait tant d'obstacles techniques, même après cette grande réussite, que dix ans soient une chimère.

Ces obstacles, dit Seife, incluent l'intensification des réalisations de Livermore. Le tir de décembre a généré suffisamment d'énergie excédentaire pour faire bouillir deux pots de café. Les obstacles pourraient être surmontés, dit Seife, mais pas de sitôt.

Charles Seife : J'ai un pari courant que nous n'allons pas l'avoir d'ici 2050.

Pourtant, pariant contre la prophétie de Charles Seife, plus de 30 entreprises privées conçoivent diverses approches de l'énergie de fusion, y compris l'utilisation d'aimants et non de lasers. 3 milliards de dollars d'argent privé ont été versés à ces entreprises au cours des 13 derniers mois, y compris les paris de Bill Gates et Google. Au milieu de toutes ces spéculations, le réalisateur de Lawrence Livermore, Kim Budil, est certain d'une chose.

Scott Pelley : Pouvez-vous le refaire ?

Kim Budil : Absolument.

Ils vont réessayer le mois prochain. Budil convient que les obstacles sont énormes. Mais elle nous a dit que la puissance de fusion commerciale pourrait être démontrée dans environ 20 ans, avec suffisamment de financement et de dévouement. Nous avons comparé le premier allumage au premier vol des frères Wright qui ne couvrait que 120 pieds.

Kim Budil : C'est une chose de croire -- que la science est possible -- que les conditions peuvent être créées, c'en est une autre de la voir en action. Et c'est vraiment un sentiment remarquable après avoir travaillé pendant 60 ans d'arriver à ce point d'avoir pris le premier vol.

Il a fallu 44 ans pour passer d'un saut dans une flaque d'eau à un vol supersonique. Que l'énergie de fusion soit dans 10 ou 50 ans est maintenant principalement un problème d'ingénierie. Lawrence Livermore a prouvé que d'une machine une étoile est née.

Produit par Andy Court. Productrice associée, Annabelle Hanflig. Associée à la diffusion, Michelle Karim. Edité par Jorge J. García.

Correspondant, "60 Minutes"

Première publication le 15 janvier 2023 / 18:58