La fusion par confinement inertiel (ICF) est une méthode permettant de réaliser la fusion nucléaire en comprimant et en chauffant rapidement un matériau. Ce processus est généralement effectué avec des lasers de haute puissance, qui sont tous concentrés sur une petite pastille pour la chauffer rapidement. Le chauffage intense vaporise le matériau à l’intérieur de la pastille, créant une onde de choc suffisamment chaude et dense pour provoquer la fusion du matériau. Bien que la fusion par confinement inertiel n’ait pas encore produit plus d’énergie utile qu’elle n’en consomme, la recherche sur la manière de construire une source d’énergie commercialement viable est toujours en cours.
Les ingrédients de base d’une pastille de fusion à confinement inertiel sont le deutérium et le tritium, tous deux des isotopes de l’hydrogène. La réaction de fusion entre le deutérium et le tritium est beaucoup plus facile à réaliser que toute autre réaction, et donc un réacteur deutérium/tritium produisant de l’énergie est l’objectif principal de la recherche moderne sur la fusion. Ces pastilles sont très petites, pesant bien moins d’un gramme, et sont insérées une à une dans le réacteur de fusion à confinement inertiel.
Une fois la pastille chargée, de très gros lasers sont utilisés pour chauffer rapidement la pastille jusqu’à la température de fusion, à des millions de degrés Fahrenheit (Celsius). Le chauffage rapide de la couche externe de la pastille provoque sa vaporisation et son expansion rapide, exerçant une pression sur l’intérieur de la pastille. Si les lasers fournissent suffisamment d’énergie, l’intérieur de la pastille sera comprimé assez rapidement pour induire la fusion nucléaire, ce qui à son tour rend la pastille plus chaude. Cette condition est appelée allumage et c’est l’objectif de la plupart des expériences de fusion par confinement inertiel modernes.
La principale difficulté de la fusion par confinement inertiel est de fournir suffisamment de puissance à la pastille pour la chauffer à la température de fusion avant que la pastille ne se disperse dans l’espace. Pour produire de l’énergie à partir de la fusion, la réaction doit dépasser une valeur appelée critère de Lawson, qui donne le temps de confinement minimum nécessaire pour un volume donné de combustible. Cela nécessite de faire passer de nombreux mégajoules d’énergie à travers le système laser en quelques microsecondes ; faire cela de manière fiable, sans consommer trop d’énergie, présente un énorme défi technique. Une nouvelle approche du problème de confinement appelée allumage rapide a été proposée, où une seule rafale laser rapide enflamme la pastille après qu’elle ait déjà été comprimée. Bien que cette approche semble prometteuse en théorie, elle n’a pas encore été testée avec succès.