Une nouvelle étude cartographie la viabilité économique de la fusion nucléaire

L’énergie de fusion promet un avenir avec une énergie pratiquement illimitée, générée avec presque aucune pollution.

Ceci s’explique par le fait qu, contrairement à l’énergie nucléaire classique, la fusion nucléaire n’utilise ni ne produit d’éléments radioactifs lourds comme l’uranium, le plutonium ou le thorium. Au lieu de cela, elle transforme l’hydrogène ou d’autres éléments légers en éléments légèrement plus lourds, non radioactifs, pour générer de l’énergie.

(Vous pouvez en savoir plus sur le fonctionnement de la fusion nucléaire dans notre rapport dédié sur le sujet)

L’énergie de fusion était autrefois un concept presque de science-fiction, toujours insaisissablement à 30 ans dans le futur. Cela change rapidement, comme expliqué dans le récemment publié DOE Fusion Roadmap. De nombreuses entreprises commerciales se rapprochent de la production de leur premier réacteur à fusion, notamment Helion Energy, General Fusion (GFUZ ) , Proxima Fusion, et Commonwealth Fusion Systems.

Cependant, les prototypes qui n’ont pas encore produit de retours énergétiques positifs nous en disent très peu sur la rentabilité future des réacteurs à fusion nucléaire. Non seulement une capture d’énergie positive sera nécessaire, mais le coût de la main-d’œuvre, de la R&D et des matériaux sur la durée de vie du réacteur devra également être pris en compte.

Une nouvelle étude menée par des chercheurs du Massachusetts Institute of Technology (MIT – USA) et de Rutherford Energy Ventures (une société d’investissement et de conseil axée sur la commercialisation de l’énergie de fusion nucléaire) examine précisément cette question. Ils ont développé une méthode d’évaluation indépendante de la puissance absolue de la centrale, impartiale quant aux particularités de sa technologie de fusion, et pouvant être appliquée à tout concept de confinement de fusion.

Ils ont publié leurs résultats dans le Journal of Fusion Energy¹, sous le titre « Critères de viabilité économique des centrales à fusion ».

Pas de profit sans rentabilité opérationnelle

Au cœur de la rentabilité future des centrales à fusion se trouve leur capacité à générer plus d’électricité qu’elles n’en consomment pour initier la fusion. Cela est déterminé par le « Lawson criterion », mathématiquement impartial quant à la technologie de fusion employée.

En s’inspirant du critère de Lawson, l’étude élabore son équivalent économique, avec des taux de gain et de perte d’énergie normalisés à la surface de contrôle, où l’extraction d’énergie est physiquement située.

L’économie est déterminée comme l’équilibre entre les périodes de gains et de pertes économiques sur la durée de vie de la centrale à fusion. On suppose que la centrale comporte deux périodes : une pour la production d’électricité et une pour le remplacement des composants à la surface de contrôle.

Ainsi, tandis que le critère de Lawson évalue si une énergie nette est produite, le facteur de gain économique Qecon de l’étude doit être supérieur à 1 pour que la centrale ait une chance d’être viable.

« Atteindre ce seuil est nécessaire, mais insuffisant pour atteindre une viabilité commerciale réelle, car, par définition, la plupart mais pas tous les coûts peuvent être inclus dans le modèle. Cependant, sans Qecon>1, il n’y a aucune perspective de retours nets. »

Un autre facteur important est la rentabilité potentielle d’une centrale à fusion, incluant le coût du capital, le prix de l’énergie, la durabilité des composants, la durée de vie globale de la centrale, etc.

Source : Journal of Fusion Energy

Obtenir les bons paramètres

La partie du calcul mesurant l’argent généré par la centrale est relativement simple.

Elle prend la production nette d’énergie, considérée ici comme la production moyenne d’électricité pendant la durée de vie de la centrale. Bien que d’autres utilisations potentielles de la fusion, comme la chaleur industrielle ou la production de carburant, soient possibles, elles ne constituent pas le principal cas d’usage ni le plus grand marché.

Cette énergie nette est ensuite convertie en dollars grâce à un « prix de l’énergie » exprimé en $/MWh. Un calcul alternatif pourrait inclure tous les produits vendus par la centrale à fusion, incluant les produits du marché de l’énergie (électricité, chaleur, carburant) et les produits non énergétiques dont le prix peut être lié à la production nette d’énergie (produits de transmutation, eau dessalée, etc.).

L’élément suivant est le facteur d’utilisation, qui tient compte du fait que le composant de surface devra être remplacé régulièrement en raison des dommages causés par la chaleur extrême et les réactions nucléaires.

Des dommages ou perturbations significatifs au niveau atomique sont attendus provenant de particules chargées à haute énergie, de photons ou de neutrons non chargés, entraînant une dégradation cumulative. L’accumulation d’hélium, produit de la réaction de fusion, pose également des défis aux composants solides.

La dégradation est estimée comme la limite du flux d’énergie pouvant traverser la surface.

« Une fois cette limite atteinte, la surface n’est plus opérationnelle, les opérations de puissance de fusion doivent cesser, et elle doit être remplacée »

Économiquement, le coût de la surface, ainsi que le temps d’arrêt nécessaire à son remplacement, sont les facteurs les plus impactants. D’autres facteurs importants seront les coûts de qualification hors site, d’installation et d’élimination.

Il convient de noter que, dans la plupart des cas, le combustible devrait représenter une part très faible du coût total d’exploitation, rendant l’économie des centrales à fusion similaire à celle des centrales nucléaires à fission, et radicalement différente de celle des centrales à combustibles fossiles.

Différentes technologies de fusion

Les différentes technologies de fusion présenteront des coûts d’exploitation différents et auront des « consommables » distincts en plus du combustible nucléaire lui‑même.

« La fusion inertielle à impulsion laser comprend une cible sphérique et son ensemble de livraison, tandis que la fusion à impulsion indirecte inclut le hohlraum de la cible, qui sont entièrement consommés à chaque événement de fusion. Dans la fusion magnétique pulsée, cela comprend la cible de combustible ainsi que les électrodes ou fils intentionnellement consommés lors d’une impulsion ou d’un nombre fini d’impulsions. »

Cela signifie que les différentes technologies pourraient avoir des économies radicalement différentes, même avec un succès technique similaire en production nette d’énergie. Elles différeront par le coût des matières premières, la difficulté et les coûts de fabrication, la complexité de l’installation, les compétences techniques requises du personnel, et la rapidité de remplacement de la surface.

Financement & Dépréciation

Comme pour toute autre centrale électrique et tout grand projet d’infrastructure, les centrales à fusion devront être financées, et leurs flux de trésorerie devront couvrir le coût du capital.

Cela implique un coût fixe lié au remboursement du principal et aux intérêts des fonds empruntés pour la construction et la mise en service. Des variations des taux d’intérêt pourraient influencer de façon significative l’économie d’une centrale à fusion, et les États‑membres facilitant le financement pourraient avoir un impact majeur sur la rentabilité finale.

De plus, il y aura des coûts fixes d’exploitation et de maintenance (O & M) annuels associés au personnel de la centrale, à la conformité réglementaire et à l’entretien courant, en dehors du remplacement de la surface.

Il convient de noter que certaines catégories de coûts initiaux (p. ex. la charge réglementaire, les coûts de développement) ont été exclues par défaut de ce cadre. Cela s’explique par le fait que ces coûts initiaux deviennent généralement relativement moins importants à mesure qu’une industrie mûrit, l’objectif étant d’évaluer la rentabilité de la fusion nucléaire à long terme, et non pour les premières unités commerciales. Ainsi, l’étude sera davantage applicable aux centrales à fusion NOAK (Nth Of A Kind) ou lorsque la technologie est produite à grande échelle, qu’aux premiers projets/prototypes commerciaux.

Estimation de la rentabilité réelle des centrales à fusion

Il peut être difficile d’estimer l’économie réelle des centrales à fusion lorsque la technologie est encore à un stade expérimental. Mais les comparaisons peuvent être éclairantes.

Par exemple, les chercheurs ont appliqué leur formule mathématique en faisant quelques hypothèses :

• Un temps de remplacement de 0,1 a (environ 5 semaines) a été retenu à partir du temps de rechargement typique d’une centrale à fission.
• Une durée de vie de plusieurs décennies est attendue, avec un horizon de financement de 15 à 30 ans.
• Un prix moyen du kilowatt‑heure ajusté à l’inflation aux États‑Unis sur la dernière décennie de 160 $/MWh.
• Un taux d’intérêt réel de 2 % est estimé sur la base de l’objectif d’inflation de la Réserve fédérale américaine.

En supposant que la densité de puissance de la fusion soit généralement considérée comme suffisamment élevée pour la viabilité économique (2‑5 MW/m²), cela produit un résultat intéressant : le point d’équilibre se situe où « Cnet » croise zéro, ou pour une densité de puissance de fusion de 1,9 MW/m².

Source : Journal of Fusion Energy

Il convient de noter que ce seuil est remarquablement constant. Une valeur similaire de 2 MW/m² s’avère être le niveau requis pour la rentabilité lorsqu’on modifie d’autres paramètres tels que l’efficacité de conversion énergétique ou le coût de la surface.

Source : Journal of Fusion Energy

Cette rentabilité augmente alors rapidement, avant de plafonner à très haute densité énergétique, car à ce stade, l’extraction de l’énergie devient le facteur limitant, et non sa production. Ainsi, une centrale à fusion atteindra une rentabilité économique maximale, même avec une production d’énergie « illimitée ».

« Cela confirme la pertinence d’utiliser un modèle économique « top‑down » tel que développé ici ; bien qu’il doive nécessairement simplifier, il semble avoir correctement saisi la contrainte de conception quantitative de la densité de puissance de fusion en vue de rendre la fusion économiquement viable. »

Concevoir un réacteur à fusion rentable

Pendant très longtemps, voire plusieurs décennies, les réacteurs à fusion ont constitué un défi scientifique et technique. Cela signifie que l’économie du réacteur final n’a souvent pas été la priorité de la R & D. À mesure que nous nous rapprochons d’une utilisation commerciale, cela va changer.

Malheureusement, l’industrie et la communauté scientifique de la fusion ont largement évité la question jusqu’à présent.

« À mesure que les projets de fusion se rapprochent davantage de ceux d’une centrale à combustible fossile, il est regrettable qu’il y ait une « auto‑obfuscation » concernant l’efficacité économique. Il serait inacceptable d’observer des incertitudes de l’ordre de 2 à 3 dans les résultats scientifiques de la fusion, il est donc incompréhensible que l’on accepte une telle imprécision pour l’évaluation des coûts. »

Une catégorie de facteurs tels que le coût du capital, les marchés de l’énergie, et dans une certaine mesure même le coût de construction auront un impact réel, mais échappent au contrôle des concepteurs de réacteurs, et sont donc moins pertinents du point de vue des choix de conception et de technologie.

En revanche, la densité de puissance de la fusion, le rendement net de conversion, ainsi que la taille et la durabilité de la surface sont des questions d’ingénierie susceptibles d’être améliorées.

Un autre élément à prendre en compte est que des performances extrêmement élevées dans un domaine seront difficiles à atteindre et pourraient imposer des compromis évitables. Ainsi, une combinaison de solutions « suffisamment bonnes » dans plusieurs domaines d’ingénierie produira probablement de meilleurs résultats, une idée qui peut être représentée visuellement.

« L’examen visuel des courbes indique qu’il existe des régions des isoquantes où l’augmentation du risque technique devient injustifiée parce que les retours économiques se saturent. »

Source : Journal of Fusion Energy

Qu’est‑ce qui rend un réacteur à fusion rentable ?

L’analyse montre quelques paramètres qui seront probablement nécessaires pour la rentabilité économique :

• Un délai de remplacement des dommages de surface causés par les radiations inférieur à 1/4^th d’année, avec une préférence pour aucune période supérieure à 5 semaines.
• Des coûts de remplacement de la surface inférieurs à 0,3 million de dollars/m².
• Des améliorations de crédit telles que des garanties de prêts gouvernementaux, des crédits d’impôt à l’investissement, ou des contrats de différence amélioreront effectivement la viabilité économique sans modifier les paramètres d’ingénierie.
• La fiabilité, notamment l’absence quasi totale de pannes imprévues, peut générer des rendements supplémentaires en fournissant aux réseaux électriques une énergie dispatchable. Ainsi, un réacteur à fusion dispatchable capable de programmer ses arrêts pendant les périodes de bas prix sera plus rentable.
• La fin de vie des centrales peut inclure des coûts tels que le démantèlement et la gestion des déchets, mais aussi des profits provenant de la valeur de récupération des composants réutilisables : aimants HTS, turbines, systèmes à vide, électronique de puissance, etc.

Une dernière observation de cette étude est que, comme différents paramètres d’ingénierie influencent la rentabilité de manière distincte, différents concepts de fusion pourraient mieux convenir à différents environnements économiques. Par exemple, un coût de capital élevé pourrait favoriser des réacteurs peu coûteux à produire mais plus onéreux à exploiter, ou un excédent d’énergie renouvelable pourrait valoriser des réacteurs faciles à démarrer et à arrêter, avec une maintenance planifiée et une haute fiabilité.

Investir dans la fusion nucléaire

General Fusion Group Ltd

Alors que la considération générale de la rentabilité pourrait bientôt devenir la préoccupation majeure de l’industrie de la fusion, atteindre une production nette d’énergie avec un modèle commercial reste la priorité.

Les investisseurs peuvent désormais accéder aux sociétés de fusion nucléaire sur le marché public depuis la fusion par SPAC de General Fusion en juillet 2026.

L’entreprise vise la validation commerciale des systèmes et composants d’ici la fin des années 2020, et le lancement de la vente d’installations commerciales au milieu des années 2030.

Source : General Fusion

Le choix technologique et de conception de la fusion à cible magnétisée par General Fusion devrait, en théorie, lui conférer un avantage, car il offre un bon compromis dans les exigences techniques pour maintenir les conditions de fusion : à la fois un temps de confinement énergétique modéré et une densité de plasma raisonnable.

Pour ces deux indicateurs, les principales technologies concurrentes (confinement inertiel et confinement magnétique) tendent chacune vers l’extrême, rendant leur réalisation fiable et économique plus difficile.

Source : General Fusion

Cela permet à General Fusion d’éviter les aimants supraconducteurs et les lasers à haute puissance, ainsi que d’utiliser des matériaux existants pour des machines durables et une production d’énergie rentable. Cette focalisation sur les composants déjà disponibles et l’efficacité des coûts pourrait, à long terme, être plus importante que des paramètres purement techniques comme la production nette d’énergie.

Le principe de fonctionnement consiste à créer une cavité à l’intérieur du récipient de fusion. Ensuite, un plasma magnétisé est injecté dans la cavité et comprimé à l’aide d’un métal liquide.

La pression et la chaleur générées déclenchent la fusion, produisant davantage de chaleur qui peut être récupérée pour générer de l’énergie. Le même processus est répété plusieurs fois chaque seconde, à l’image des pistons d’un moteur à combustion, sauf que le carburant est de l’hydrogène et que le processus de combustion est remplacé par la fusion nucléaire.

Source : General Fusion

Avec seulement 133 employés, General Fusion reste largement une startup axée sur la R & D et la technologie, avec plus de 200 000 expériences de plasma réalisées et 210 brevets détenus.

Il s’agit d’un profil que les investisseurs doivent garder à l’esprit lorsqu’ils envisagent l’action de l’entreprise, avec beaucoup de croissance à partir d’une valorisation encore modeste, mais aussi de nombreux éléments susceptibles de mal tourner avant le milieu des années 2030.

Ainsi, un investissement dans l’entreprise pourra ensuite être complété par des investissements dans d’autres technologies de fusion, une fois que des sociétés comme TAE Technologies réaliseront leur introduction en bourse (TAE vise la fin de 2026), ainsi que par des investissements dans d’autres technologies énergétiques.

(Vous pouvez en savoir plus sur la fusion nucléaire dans notre rapport dédié à cette technologie, et sur l’IPO de General Fusion dans l’article portant spécifiquement sur cette entreprise)

Dernières actualités et développements de l’action General Fusion (GFUZ)

Étude référencée

^{1. D. G. Whyte et al., Critères de viabilité économique des centrales à fusion. Journal of Fusion Energy. 10 juillet 2026. Volume 45, numéro d’article 49. https://doi.org/10.1007/s10894-026-00577-9}