L’ensemble de lasers de la NIF. Crédit: Damien Jemison/LLNL.
En décembre 2022, une équipe américaine annonçait avoir produit de l’énergie grâce à la fusion nucléaire. La puissance délivrée par les lasers pour y parvenir est phénoménale, au point qu’un lecteur nous a demandé pourquoi il n’y a pas eu une panne générale du réseau pendant l’expérience. Nous avons vérifié.
« L’article sur la National Ignition Facility (NIF) mentionne que les lasers ont pompé 500 trillions de watts [pour amorcer la réaction de fusion nucléaire], soit une puissance supérieure à celle de l’ensemble du réseau national des États-Unis», a souligné notre lecteur. En effet, la capacité totale de production d’électricité des États-Unis n’est que de 1,14 trillion de watts — on parle donc de 500 fois plus!
Un spécialiste de la NIF nous a confirmé que le système de laser n’extrait pas 500 trillions de watts du réseau national. « Comme nous sommes nombreux à vivre à Livermore, près de l’installation du NIF, nous sommes heureux que les lumières ne s’éteignent pas à chaque fois qu’il y a une expérience en cours! », s’amuse Jean-Michel Di Nicola, ingénieur en chef du système de laser de la NIF.
Un système d’amplification
Si les lasers déchargent bel et bien 500 trillions de watts sur leur cible, pendant quelques milliardièmes de secondes, ils ont besoin de bien moins de puissance tirée du réseau électrique. « Le laser est un outil fantastique pour concentrer l’énergie dans le temps et atteindre des puissances de pointe élevées », résume-t-il.
Un système d’amplification de l’énergie permet d’atteindre le pic de puissance. « De modestes quantités de courant sont prélevées sur le réseau américain, chargeant les batteries de condensateurs pendant un peu plus d’une minute », poursuit Jean-Michel Di Nicola.
Pour charger le système de lasers, on utilise ensuite une forme de « pompage » par lampes flash pour exciter le milieu amplificateur des lasers. Ces lampes contiennent du gaz et émettent des impulsions lumineuses sous l’effet d’un courant électrique. L’installation en utilise près de 8000. « Les condensateurs déchargent leur énergie dans les lampes flash sous forme de blips qui durent environ 500 microsecondes », poursuit l’expert. À leur tour, les lasers amorcés vont ensuite émettre de courtes impulsions d’environ 4 milliardièmes de seconde.
« Imaginons un instant que l’efficacité du laser soit de 100 % [ce qui signifie que l’énergie est conservée] entre la prise électrique murale et le moment où le laser frappe la cible avec 500 trillions de watts (TW). On a l’équation suivante : puissance x durée de l’impulsion = énergie. Soutenir 500 TW pendant 4 nanosecondes donne 2 mégajoules d’énergie. Si la même énergie est délivrée pendant 100 secondes [la charge des condensateurs], la puissance requise n’est que de 20 000 watts, soit l’équivalent d’environ 10 chauffages de bureau consommant chacun 2 000 watts. Cependant, comme le laser a en réalité un rendement d’environ 0,5 %, nous avons besoin d’environ 400 MJ, soit 200 fois plus. Par conséquent, nous parlons de 2000 chauffages de bureau pour un peu plus d’une minute », détaille Jean-Michel Di Nicola.
Et voilà pourquoi l’expérience de fusion nucléaire n’a pas plongé tout un pays dans le noir!
