Fusion nucléaire: pourquoi elle doit être 10 fois plus chaude sur Terre que le Soleil

Plus chaude que le Soleil, toujours à 30 ans d'ici

Pour fonctionner sur Terre, la fusion exige un combustible chauffé à dix fois la température du centre du Soleil. Le cœur du Soleil est à environ 15 millions de degrés Celsius. Les machines de fusion les plus courantes sur Terre chauffent leur combustible à environ 150 millions de degrés Celsius. Pourquoi faudrait-il plus de chaleur que dans le Soleil lui-même ?

Une vieille blague des scientifiques de la fusion : la fusion, c'est toujours pour dans 30 ans. Dans Google, tapez "la fusion, c'est toujours" : "dans trente ans" apparaît. La fusion nucléaire fait briller le Soleil : des noyaux atomiques légers s'assemblent et libèrent de l'énergie. Une centrale à fusion ferait pareil sur Terre, transformant cette énergie en électricité.

En décembre 2022, un laboratoire laser de Californie a annoncé qu'une expérience de fusion avait libéré plus d'énergie que son laser n'en avait fourni au combustible. Les gros titres du monde entier ont parlé d'une percée. En 2026, la Chine construit une machine qui, elle l'espère, montrera que la fusion peut produire de l'électricité vers 2030. Une start-up américaine a un contrat pour raccorder une centrale à fusion au réseau d'ici la fin 2028.

ITER, plus grand projet de fusion au monde, en France, prévoit d'utiliser du vrai combustible de fusion en 2039. Alors, la fusion est-elle presque là ou toujours à trente ans ? Et la blague est-elle juste ? Toute cette chaleur l'explique-t-elle ? Commençons par cette énigme : si le Soleil n'a besoin que de 15 millions de degrés, pourquoi nous en faut-il 150 ?

Le Soleil n'a besoin que de 15 millions de °C

Le problème : les noyaux atomiques se repoussent. Chaque noyau porte une charge électrique positive; les charges semblables se repoussent. Pour fusionner, deux noyaux doivent se rapprocher malgré cette répulsion; plus le combustible est chaud, plus ils vont vite et se rapprochent. Selon la physique classique, les protons du cœur du Soleil sont bien trop lents pour s'approcher autant.

Selon ces lois, le Soleil ne devrait même pas briller. Ce qui le sauve : l'effet tunnel quantique. Dans le monde atomique, une particule sans assez d'énergie pour franchir une barrière peut quand même apparaître de l'autre côté, avec une infime probabilité. C'est comme une balle trop lente pour atteindre le sommet d'une colline, mais qui apparaît parfois de l'autre côté.

Même la première étape de la chaîne de fusion solaire exige un autre événement rare : l'un des deux protons doit devenir un neutron au bon moment. En moyenne, un proton typique du cœur attend environ dix milliards d'années avant de fusionner. Alors comment le Soleil brille-t-il autant ? La gravité comprime son cœur jusqu'à une densité d'environ 150 grammes par centimètre cube.

C'est presque huit fois plus dense que l'or. Son cœur est immense : même une réaction très rare s'y produit un nombre immense de fois par seconde. En fait, un mètre cube du cœur du Soleil ne produit qu'environ 250 à 300 watts de chaleur. C'est ce qu'émet un tas de fumier de même taille, moins qu'un corps humain.

Le Soleil n'est pas une fournaise intense, mais lente, tenue par la gravité, avec des milliards d'années devant elle. Sur Terre, ni gravité écrasante, ni cœur de taille stellaire, ni milliards d'années d'attente. Alors nous compensons par la température.

Pourquoi la Terre a besoin de 150 millions de °C

Sur Terre, la fusion la plus facile se fait entre deux formes lourdes de l'hydrogène. Le deutérium est de l'hydrogène avec un neutron de plus, extrait de l'eau. Le tritium a deux neutrons supplémentaires, et il y en a très peu dans le monde. Quand ils fusionnent, ils forment un noyau d'hélium et un neutron qui emporte beaucoup d'énergie.

Pour que cela arrive assez souvent, il faut chauffer le combustible à environ 150 millions de degrés Celsius. À cette température, il ne reste plus de gaz ordinaire. Les électrons s'arrachent à leurs atomes, laissant une soupe brûlante d'électrons libres et de noyaux chargés. Cet état s'appelle le plasma. Vous avez vu du plasma dans les éclairs et les néons, mais dans une machine à fusion, il est bien plus chaud et l'hydrogène est réduit à ses noyaux nus.

Mais la chaleur seule ne suffit pas. En 1955, le physicien John Lawson a établi les conditions pour que la fusion libère plus d'énergie que le chauffage n'en fournit. Sa réponse multiplie la densité du combustible, sa température et le temps pendant lequel il conserve sa chaleur. Cette mesure en trois parties s'appelle le produit triple, et son minimum s'appelle le critère de Lawson.

Un feu de camp tient s'il est assez chaud, avec du bois serré, et s'il ne perd pas trop de chaleur. Le CEA, l'agence française de l'énergie atomique, place la meilleure température pour un tokamak, une machine de fusion en forme de beignet, autour de 150 à 200 millions de degrés. Et le plasma doit conserver son énergie pendant plus d'une seconde.

Une seconde paraît courte, mais le combustible est dix fois plus chaud que le cœur du Soleil. En mai 2025, le Wendelstein 7-X allemand a établi le record mondial du produit triple, avec un plasma maintenu 43 secondes. Ce sont des étapes, pas l'objectif.

Comment contenir 150 millions de °C ?

Alors comment retenir quelque chose à 150 millions de degrés ? Aucun matériau ne peut le toucher. La plupart des laboratoires ont choisi les aimants. Le plasma est fait de particules chargées, et les particules chargées suivent les lignes de champ magnétique.

Un tokamak est une chambre à vide en forme de beignet, entourée d'aimants puissants qui éloignent le plasma des parois. Son nom vient du russe, une forme abrégée de "chambre toroïdale avec bobines magnétiques". Mais le plasma ne reste pas immobile. Il se tord, gonfle et fuit, comme de la gelée dans la main.

Des tourbillons et des oscillations soudaines du plasma, appelés turbulence et instabilités, emportent la chaleur vers les parois. En 1982, des chercheurs du tokamak ASDEX, près de Munich en Allemagne, ont trouvé un état qui retenait bien mieux la chaleur. On l'appelle le mode de confinement élevé, ou H-mode. Mais le H-mode apporte aussi des bouffées au bord du plasma, appelées modes localisés au bord, ou ELM.

Dans une machine aussi grande qu'ITER, ils pourraient faire fondre certaines parties de la paroi. Une deuxième voie : sans aimants, écraser au laser une minuscule capsule de combustible, si vite qu'elle brûle avant de se disperser. C'est le confinement inertiel; nous y reviendrons.

1968 : le donut soviétique

Pendant des années, la fusion magnétique a peiné. À Princeton, aux États-Unis, les stellarators, un autre type de machine à fusion magnétique, n'arrivaient pas à dépasser environ un million de degrés ni à retenir leur chaleur plus d'un millième de seconde. Puis, en août 1968, des scientifiques de la fusion du monde entier se sont réunis à une conférence à Novossibirsk, en Sibérie.

Une équipe soviétique menée par Lev Artsimovich a rapporté que son tokamak, appelé T-3, avait dépassé 10 millions de degrés. Il retenait sa chaleur des dizaines de millisecondes. Beaucoup de scientifiques occidentaux n'y ont pas cru. Selon l'histoire d'ITER, le chef du laboratoire de Princeton, Mel Gottlieb, a dit à Artsimovich : "C'est impossible !"

ITER qualifie le résultat soviétique de coup de tonnerre. Alors, en pleine guerre froide, une équipe de scientifiques britanniques est allée à Moscou pour le mesurer elle-même. L'Autorité britannique de l'énergie atomique parle d'"une brèche presque sans précédent dans le 'rideau de fer'". Une petite équipe du laboratoire de Culham, en Angleterre, est arrivée au printemps 1969.

L'équipe avait apporté environ cinq tonnes d'équipement, dont son propre laser. Leur méthode était la diffusion Thomson : on envoie un rayon laser dans le plasma, et sa diffusion révèle la température des électrons. Début août, ils avaient effectué environ 88 tirs. L'un d'entre eux, Mike Forrest, a raconté plus tard : "On avait un peu peur."

Les températures mesurées étaient surtout autour de 10 millions de degrés. Ils ont publié les résultats dans la revue Nature en 1969. L'affirmation soviétique s'est confirmée. Princeton a reconstruit l'un de ses stellarators en tokamak, et a égalé le résultat soviétique environ six mois plus tard.

Des laboratoires aux États-Unis, en France, au Japon et en Allemagne sont passés aux tokamaks. Le beignet l'a emporté, et ITER est aussi un tokamak. Avec une conception fonctionnelle, l'optimisme et les plans ont grandi.

D'où viennent vraiment les « 30 ans »

En juillet 1976, l'Energy Research and Development Administration américaine, ou ERDA, a publié un plan pour l'énergie de fusion. Un an plus tard, les travaux de l'ERDA ont été intégrés au nouveau Department of Energy. Le plan ne donnait pas une date. Il en donnait 5. Il présentait 5 voies de financement, Logic One à Logic Five, et la date possible d'un réacteur de démonstration pour chacune.

DEMO, c'est après les expériences : une centrale qui montre que la fusion produit vraiment de l'électricité. En tête se trouvait Logic Five, "effort maximal efficace", où "toutes les demandes raisonnables sont satisfaites immédiatement". Cette voie visait une centrale de démonstration vers 1990. Logic Four, "accéléré", visait le début ou le milieu des années 1990.

Logic Three, "agressif", était le plan de référence, avec un réacteur de démonstration en 1998. Le rapport chiffrait cette voie à environ 15,5 milliards de dollars, de 1978 au démarrage du réacteur de démonstration, en dollars de 1978. Ses dépenses annuelles totales passeraient d'environ 160 millions de dollars en 1976 à environ 1 milliard de dollars par an au milieu des années 1990. Logic Two, "expansion modérée", disait qu'un réacteur de démonstration pourrait fonctionner au début du XXIe siècle.

Puis Logic One : recherche à financement constant, "afin de développer la compréhension fondamentale". Pour cette voie, le rapport ne donnait aucune date. Il disait : "Si ce rythme se poursuivait, un système pratique de fusion nucléaire pourrait ne jamais être construit." Le plan de 1976 n'était pas une prédiction, mais un menu : chaque prix avait sa date.

Le Congrès a tenté la voie rapide, au moins sur le papier. En octobre 1980, le Magnetic Fusion Energy Engineering Act a fixé l'objectif d'une centrale de démonstration pour le tournant du siècle. Dean l'a ensuite appelé un effort de 20 milliards de dollars sur 20 ans. Mais une histoire du programme américain publiée en 2004 par Stephen Dean dit : "Les dispositions de la loi n'ont jamais été appliquées."

Dean décrit un programme "en déclin depuis 1980". Au milieu des années 1990, il a encore été réduit, de 365 millions de dollars en 1995 à 225 millions en 1997, en dollars de l'époque. Le graphique de Dean, dans les mêmes dollars de 1978, montre environ 1 milliard annuel prévu au milieu des années 1990, contre un budget réel inférieur au cinquième. Vous avez peut-être vu en ligne une version du graphique de 1976, avec les budgets réels ajoutés et une ligne marquée "fusion jamais".

L'étiquette n'est pas dans l'original : le rapport dit seulement que Logic One pourrait ne jamais mener à un système énergétique. Le voici donc, redessiné à partir des propres tableaux du rapport. Le graphique populaire a raison : dans l'original, le seul budget de fonctionnement de Logic One est d'environ 200 millions par an, et à partir de la fin des années 1980, le graphique de Dean place tout le budget réel de la fusion magnétique sous cette ligne.

Les dates du plan de 1976 avaient un prix, jamais payé en entier. Et la partie "toujours 30 ans" n'est pas tout à fait juste. En 2023, 3 chercheurs au Japon ont rassemblé 45 prédictions publiées, de 1985 à 2022, et y ont ajusté une tendance. Selon cette tendance, la fusion était prévue dans 19,3 ans il y a 30 ans, 28,3 il y a 20 ans et 27,8 il y a 10 ans.

Et en 2022, cette tendance prévoyait la fusion dans 17,8 ans. Le nombre bouge donc. Il n'a simplement pas encore atteint zéro. Mais l'argent ne suffit pas. Même les machines bien financées ont dû apprendre combien c'était difficile.

Les records : du JET au NIF

Le tokamak phare de l'Europe était JET, le Joint European Torus, à Culham en Angleterre. En 1991, JET a fonctionné pour la première fois au deutérium et au tritium, et a produit 1,8 mégawatts de puissance de fusion. En 1997, il a atteint un pic de 16 mégawatts pendant un instant, puis, lors d'un tir distinct et plus long, a libéré environ 22 mégajoules d'énergie. Un mégajoule équivaut à ce qu'utilise un four à micro-ondes de 1 000 watts en 17 minutes.

En décembre 2021, JET a produit 59 mégajoules pendant une impulsion de 5 secondes. Même alors, la puissance de fusion ne représentait qu'environ un tiers de la puissance de chauffage injectée. Lors de ses dernières expériences en 2023, JET a établi un autre record : 69 mégajoules en environ 5 secondes, avec seulement 0,21 milligramme de combustible. Fin 2023, il a été définitivement arrêté.

La voie laser est allée plus loin. Le National Ignition Facility, ou NIF, du Lawrence Livermore National Laboratory en Californie, tire un immense laser sur une minuscule capsule de combustible. Le 5 décembre 2022, le laser a délivré 2,05 mégajoules à la cible; la fusion en a produit 3,15 mégajoules. Le laboratoire appelle cela l'ignition : produire plus d'énergie de fusion que n'en délivre le laser à la cible.

Ce n'était pas un cas isolé. En avril 2025, le NIF a obtenu 8,6 mégajoules avec 2,08 mégajoules de lumière laser, soit un gain d'environ quatre. En octobre 2026, il avait atteint l'ignition 11 fois, et le tir d'avril restait le record. Elle est aussi arrivée tard. Le NIF visait l'ignition avant fin 2012.

À la fin de la campagne, en septembre 2012, il restait encore un facteur 10 à combler. L'ignition est arrivée 10 ans en retard. Mais elle est arrivée.

L'allumage ne produit pas d'électricité

La fusion a-t-elle enfin produit plus d'énergie qu'elle n'en a consommé ? Pas tout à fait. À l'annonce de 2022, le directeur du laboratoire a dit que le laser consomme environ 300 mégajoules à la prise pour produire 2 mégajoules de lumière laser. Cela représente environ 100 fois plus que les 3,15 mégajoules produits par la fusion. Imaginez un escalier à 3 marches.

La première marche est le gain scientifique : l'énergie de fusion produite, divisée par l'énergie apportée au combustible. Au NIF, c'est l'énergie laser qui atteint la cible. Au-dessus de 1, la cible rend plus d'énergie qu'elle n'en a reçue. Le NIF a franchi cette première marche, avec un gain maximal d'environ quatre. Les machines magnétiques non plus. Le mieux de JET était environ 0,6, un instant en 1997; son record de 2021, environ un tiers en moyenne.

La deuxième marche est le gain technique : l'électricité fournie par une centrale entière, divisée par toute celle qu'elle consomme. Cela inclut lasers ou aimants, pompes, refroidissement, tout. Face aux 300 mégajoules tirés du mur par le laser, les 3,15 mégajoules de fusion représentaient environ 1 %. Aucune machine de fusion n'a atteint 1 à cette étape.

La troisième marche, c'est vendre de l'électricité au réseau, jour après jour. Personne n'y est encore. Même ITER est une machine de première étape. Il est conçu pour produire 500 mégawatts de puissance de fusion avec 50 mégawatts de chauffage, soit un gain de 10. ITER dit lui-même qu'il "ne convertira pas en électricité la puissance de chauffage qu'il produit".

Même les mots changent. L'entreprise Helion dit maintenant que le terme "électricité nette", qu'elle avait autrefois utilisé dans un titre, "n'était pas bien défini dans l'industrie de la fusion". Quand un titre parle d'"énergie nette", demandez : nette de quoi ? Même Kim Budil, directrice de Lawrence Livermore à l'époque, était prudente en 2022.

Interrogée sur le délai avant une centrale, elle a répondu "probablement des décennies", puis : "pas 6 décennies, je ne pense pas, ni 5, comme on le disait autrefois." Avec un effort concerté et des investissements, a-t-elle dit, "quelques décennies de recherche sur les technologies fondamentales pourraient nous mettre en mesure de construire une centrale."

Quelques décennies. Encore la blague.

Le combustible et la paroi

Même lorsqu'un plasma libère plus d'énergie que le chauffage n'en injecte, deux problèmes demeurent : le combustible et la paroi. On entend souvent que le combustible de fusion vient de l'eau de mer. Le deutérium et le lithium, matière première du tritium, viennent de l'eau de mer. Mais le tritium lui-même est radioactif, avec une demi-vie de 12,3 ans.

Donc environ la moitié d'un stock disparaît en 12 ans. Impossible de le stocker longtemps. ITER estime le stock mondial de tritium à "quelques dizaines de kilogrammes". La seule source facilement disponible est un type de réacteur à fission appelé CANDU. ITER dit qu'il sera "de très loin le plus grand consommateur de tritium jamais vu".

Un article d'ITER de 2008 estimait qu'une centrale brûlerait environ 56 kilogrammes de tritium par an pour chaque gigawatt de chaleur de fusion. Une centrale produisant un gigawatt de chaleur de fusion brûlerait donc, en une seule année, à peu près autant de tritium que le monde entier en possède. Le plan, c'est que les centrales fabriquent le leur. Les neutrons de la réaction frapperaient du lithium dans une couche autour du plasma, appelée couverture tritigène (blanket), et le transformeraient en tritium et en hélium.

ITER ne testera que de petits modules de couverture tritigène. Personne n'a encore montré qu'une centrale peut, à cette échelle, produire tout le tritium qu'elle brûle. Le deuxième problème, c'est la paroi. Les neutrons de fusion transportent tant d'énergie qu'ils endommagent lentement les matériaux autour du plasma, et les rendent radioactifs.

Pour tester les matériaux dans ces conditions, l'Europe construit une installation appelée IFMIF-DONES à Grenade, en Espagne. Sa construction était en cours en 2023 et devrait durer environ 10 ans. En octobre 2025, le Department of Energy américain a publié une feuille de route listant les lacunes à combler : matériaux, cycle du combustible et couvertures tritigènes. Elle vise l'électricité de fusion sur le réseau d'ici le milieu des années 2030, mais précise ne pas engager le département sur un niveau de financement.

Ce ne sont pas des questions sur le fait que la fusion fonctionne. Elles demandent si une centrale peut fonctionner pendant des années.

La course de 2026

Et maintenant, les capitaux privés affluent. Selon l'association du secteur, les entreprises de fusion ont levé un record de 4,5 milliards de dollars pendant l'année allant jusqu'à juillet 2026. En janvier 2025, le tokamak EAST chinois a maintenu un plasma à haut confinement à 100 millions de degrés pendant 1 066 secondes, soit environ 18 minutes. Quelques semaines plus tard, le tokamak WEST français a maintenu un plasma plus froid pendant 1 337 secondes, soit environ 22 minutes. Ce sont des records de durée de plasma, pas de quantité d'énergie produite.

À Hefei, la Chine construit un nouveau tokamak appelé BEST. En octobre 2026, la télévision d'État chinoise rapportait que plus de la moitié de son assemblage était terminée, avec une fin des travaux prévue fin 2027. Son objectif est de démontrer une production d'électricité par fusion deutérium-tritium vers 2030. L'Académie chinoise des sciences appelle cet objectif "la première production d'électricité par fusion au monde".

En juillet 2025, l'entreprise nucléaire publique chinoise a créé une société de fusion à Shanghai, avec 15 milliards de yuans de capital enregistré, soit environ 2,1 milliards de dollars américains. Un groupe de réflexion américain, le CSIS, cite une estimation selon laquelle la Chine a investi au moins 6,5 milliards de dollars publics dans la fusion de 2023 à 2025. Sur ces mêmes années, le programme de science de la fusion du Department of Energy américain a reçu environ 2,3 milliards de dollars.

C'est une estimation extérieure. La Chine n'a pas publié de total officiel. ITER avance aussi. Le 2 octobre 2026, le dernier des neuf secteurs de la chambre à vide d'ITER est arrivé sur le site. L'Europe en a construit cinq, et la Corée du Sud quatre. En juillet 2026, six des neuf modules sectoriels étaient dans la fosse du tokamak, ce qui signifie selon ITER que "les deux tiers de la chambre à plasma sont maintenant en place".

Mais en 2024, ITER a repoussé son calendrier. Un plan antérieur prévoyait le premier plasma en 2025. Désormais, l'exploitation de recherche commence en 2034, et ITER commence à utiliser du combustible deutérium-tritium en 2039. Son directeur général a chiffré le surcoût du retard à environ 5 milliards d'euros. Physics World estime le total à des "dizaines de milliards d'euros". Les entreprises privées sont aussi dans la course.

À Devens, dans le Massachusetts, Commonwealth Fusion Systems assemble un tokamak compact appelé SPARC. Il vise à produire plus d'énergie de fusion qu'il n'en faut pour faire fonctionner le procédé, et l'entreprise dit que cela arrivera en 2027. En juin 2025, Google a accepté d'acheter 200 mégawatts à la première centrale de l'entreprise, appelée ARC, qu'elle prévoit de raccorder au réseau de Virginie au début des années 2030.

Helion, dans l'État de Washington, utilise une conception différente. En février 2026, l'entreprise a dit que son prototype avait atteint des températures de plasma de 150 millions de degrés et produit une fusion deutérium-tritium mesurable. Son contrat avec Microsoft prévoit que sa première centrale soit raccordée au réseau et entre en service d'ici la fin 2028. TAE Technologies a accepté en décembre 2025 de fusionner avec Trump Media, dans une transaction entièrement en actions évaluée à plus de 6 milliards de dollars.

En octobre 2026, cette opération n'était toujours pas conclue. Les entreprises visent maintenant une finalisation avant la fin de l'année. Le KSTAR sud-coréen a maintenu des ions à 100 millions de degrés pendant 48 secondes au début de 2024. L'objectif annoncé était alors 300 secondes d'ici 2026. En 2026, la presse coréenne présentant le nouveau plan national pour la fusion plaçait cet objectif au milieu des années 2030.

Ce qui nous ramène à la question. Pourquoi les dates continuent-elles de reculer ?

Pourquoi les dates continuent de glisser

NIF : ignition prévue en 2012, atteinte en 2022. ITER : premier plasma prévu en 2025, exploitation de recherche désormais en 2034. SPARC : en 2018, MIT et Commonwealth Fusion Systems visaient une centrale pilote opérationnelle en 15 ans. Aujourd'hui, SPARC est encore en assemblage pour un essai en 2027.

Helion : son site annonçait autrefois une centrale produisant de l'électricité d'ici 2028. En 2026, c'est devenu "commencer les opérations initiales en 2028". Elle a déclaré en conférence en 2026 : "Jamais nous n'aurons 50 mégawatts à pleine puissance en 2028." Elle a dit que la pleine puissance viendrait en 2029 ou 2030. Cela s'explique en partie : chacune de ces machines est la première de son genre.

À ITER, un module sectoriel est "sur le chemin critique" : tout retard là retarde la suite. Et une partie de la physique ne se révèle qu'une fois la machine construite et allumée. Le directeur général d'ITER, Pietro Barabaschi, résume : "La fusion doit être considérée comme un programme d'innovation." L'innovation ne suit pas les horaires d'un train.

Une autre raison remonte à 1976 : les dates supposaient un financement qui n'est pas venu.

La fusion arrivera-t-elle quand nous en aurons besoin ?

Alors, la blague est-elle juste ? Pour moitié, non. En 1976, chaque date avait un prix, et la voie la plus lente, la moins financée, disait que la fusion nucléaire pourrait ne jamais être construite. Et les prévisions n'ont pas toujours parlé de 30 ans. L'autre moitié est juste : la fusion est vraiment difficile, 10 fois plus chaude que le cœur du Soleil, et il faut produire le combustible, faire survivre les parois.

On attribue souvent à Lev Artsimovich, qui dirigeait l'équipe du T-3, l'idée que la fusion arriverait lorsque l'humanité en aurait vraiment besoin. En 1976, ce besoin existait sur le papier, mais l'argent n'a pas suivi. En 2026, gouvernements et entreprises technologiques y mettent des milliards. Il reste le combustible, les matériaux et la conversion de la chaleur de fusion en électricité vendable.

Que cela prenne 10 ans ou 30, vous pourrez le vérifier : cette fois, les dates sont consignées. Le Soleil fait fonctionner sa lente fusion depuis des milliards d'années. Sur Terre, nous tentons de la reproduire 10 fois plus chaude, avec une échéance.