Fusion nucléaire - L'ultime solution en matière d'énergie propre à l'horizon

Le pouvoir des étoiles

L'énergie nucléaire a une mauvaise réputation auprès de nombreuses personnes. Elle est en partie justifiée, des catastrophes comme Tchernobyl ou Fukushima ayant entaché sa réputation.

D'autres sont d'un avis contraire, considérant que tout ce qui n'est pas de l'ordre de la fission d'atomes est un moyen primitif et inefficace de produire de l'énergie. Ils soulignent également les faibles émissions de carbone et la grande stabilité de l'énergie de base que l'énergie nucléaire peut fournir.

Il est probable que l'énergie nucléaire fasse partie de la stratégie de l'UE en matière d'énergie nucléaire. notre futur bouquet énergétique, d'autant plus que les 4^th La génération de réacteurs nucléaires commence à entrer en servicequi seront plus propres, plus sûres et plus efficaces.

Cependant, tous ces réacteurs reposent sur le concept de l'énergie nucléaire. fission. Ils prennent des atomes très lourds comme l'uranium, le thorium ou le plutonium, et collectent de l'énergie lorsqu'ils se transforment en éléments plus légers.

Une autre forme d'énergie nucléaire est le fusion. Il s'agit de prendre des éléments très légers et de les faire fusionner pour obtenir des éléments plus lourds.

La fusion nucléaire est littéralement la source d'énergie de l'univers, chaque étoile étant un gigantesque réacteur de fusion nucléaire. Chaque seconde, le soleil consomme 600 millions de tonnes d'hydrogène. Pour mémoire, cela signifie que le soleil consomme une quantité d'hydrogène aussi importante que la masse totale de la Terre tous les 70 000 ans.

Il est amusant de constater que l'énergie solaire (ainsi que l'énergie éolienne, la biomasse et même, en fin de compte, les combustibles fossiles) n'est en fait que de l'énergie issue de la fusion nucléaire (à partir du soleil), mais avec des étapes supplémentaires.

Ainsi, si nous pouvions en reproduire ne serait-ce qu'une petite quantité sur Terre, nous aurions accès à une source d'énergie pratiquement illimitée. Contrairement à l'uranium ou au thorium, qui sont relativement rares, l'hydrogène représente 74% de toute la matière disponible dans l'univers.

Fission et fusion

Lorsque nous brûlons des molécules telles que le gaz naturel ou le pétrole, nous libérons l'énergie contenue dans les liaisons chimiques de la molécule. Il s'agit d'un niveau d'énergie assez élevé, mais qui est loin de correspondre à l'énergie contenue dans les atomes eux-mêmes.

C'est pourquoi 1 kg d'uranium contient la même quantité d'énergie que 2,7 millions de kg de charbon.. L'hydrogène, lorsqu'il subit une fusion, est encore plus puissant.

Lorsque l'on parle d'énergie nucléaire, il peut être difficile de comprendre pourquoi on peut produire de l'énergie à la fois par fusion et par fission.

En effet, l'énergie contenue dans le noyau d'un atome varie en fonction du poids de l'élément. Les noyaux des éléments lourds contiennent plus d'énergie que ceux des éléments de poids moyen, de sorte que lorsqu'ils se séparent, ils libèrent une partie de cette énergie sous forme de chaleur et de rayonnement. C'est cette chaleur que nous recueillons pour produire de l'énergie dans les centrales nucléaires.

Mais les éléments très légers sont encore plus énergétiques. Par conséquent, lorsque nous les fusionnons en éléments de poids moyen, ils libèrent encore plus d'énergie.

Source : Nature

Par conséquent, la fusion nucléaire peut produire 3 à 10 fois plus d'énergie que la fission d'atomes.

Combiné à l'extrême abondance de l'élément le plus léger qui soit, l'hydrogène, cela fait théoriquement de la fusion nucléaire une source d'énergie illimitée, limitée uniquement par la quantité totale de matière dans l'ensemble de l'univers.

Même dans le système solaire, les géantes gazeuses et les nuages de comètes contiennent une telle quantité d'hydrogène qu'elle éclipse la masse totale de la Terre.

D'un point de vue réaliste, même une civilisation humaine utilisant 1 000 fois notre consommation d'énergie actuelle ne serait jamais à court de carburant.

Mieux encore, le produit de la fusion de l'hydrogène, l'hélium, est un gaz non toxique, léger et chimiquement non réactif. Il n'y a donc pas de déchets nucléaires désagréables à gérer à la fin du processus.

La fusion est difficile

Pourquoi n'avons-nous pas encore alimenté la civilisation humaine par la fusion nucléaire ?

Le fait est que la fusion nucléaire est difficile à réaliser. Les noyaux des atomes d'hydrogène ont une charge électrique positive et se répètent naturellement. Il peut donc être très difficile de les rapprocher suffisamment l'un de l'autre pour obtenir la fusion, comme deux aimants ultra-forts qui se répètent l'un l'autre.

Dans la nature, seule la gravité écrasante d'une étoile entière suffit à rapprocher suffisamment d'atomes d'hydrogène pour déclencher la fusion. Même un objet aussi grand que Jupiter est encore "trop petit" pour y parvenir.

Il est donc très, très difficile de rapprocher les atomes d'hydrogène sur Terre.

Cela a pourtant été fait et a été réalisé pour la première fois par des machines de fusion dans les années 1950. Ces machines ont démontré la faisabilité de la fusion mais n'ont pas réussi à restituer suffisamment d'énergie par rapport à l'énergie utilisée pour déclencher la fusion.

(TSur le plan technique, la fusion nucléaire à grande échelle a été réalisée dès 1952 avec la première bombe thermonucléaire, mais il s'agit d'une technique difficilement utilisable pour créer une alimentation électrique sûre.).

Un autre problème lié à la fusion est que le plasma de fusion nucléaire est extrêmement chaud, généralement supérieur à 100 millions de degrés Celsius. Il doit donc être parfaitement confiné, sous peine de faire fondre le réacteur.

En raison de tous ces problèmes à résoudre, la fusion nucléaire est un domaine qui évolue lentement, avec le commentaire sarcastique suivant : "[...] la fusion nucléaire est un domaine qui évolue lentement".La fusion, c'est toujours 30 ans dans le futur".

Remplacer la gravité

Cette question de la création d'une quantité d'énergie suffisante à partir de la fusion, par rapport à celle utilisée pour déclencher la réaction de fusion nucléaire, est récurrente dans le domaine. La fusion étant si difficile à réaliser, la compression de quelques atomes d'hydrogène seulement est extrêmement coûteuse en énergie.

Plusieurs méthodes ont été proposées jusqu'à présent.

Il a été démontré que chacun d'entre eux "fonctionne", c'est-à-dire qu'ils provoquent la fusion de l'hydrogène ou d'autres éléments légers en éléments plus lourds et libèrent de l'énergie.

Tokamaks

Les réacteurs à fusion créent un espace en forme de beignet avec des champs magnétiques, où le plasma de fusion nucléaire peut être contenu.

Il s'agit actuellement de l'un des concepts considérés comme ayant le plus de chances d'être optimisé pour devenir un réacteur de fusion commercial. Le premier tokamak a été construit en 1958 et constitue le concept de base pour les réacteurs de fusion. ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor), le plus grand effort de recherche pour développer la fusion commerciale, la quasi-totalité des pays technologiquement avancés participant au projet.

Source : DOE

Cependant, le projet ITER a connu des difficultés et des retards considérables. Récemment, il a été annoncé que les réactions produisant de l'énergie pourraient ne pas se produire avant 2039.

Autres aimants Réacteurs de fusion

Outre les tokamaks, d'autres modèles utilisent des aimants pour comprimer et confiner le plasma. Il s'agit notamment des stellarators, des sphéromaks et des tores compacts.

Dans un stellaréacteur, la forme du donut est irrégulière/torsadée. En théorie, il peut permettre une durée plus longue des réactions de fusion et un plasma plus stable. En pratique, il est très difficile à construire et a été considéré comme plus difficile que les tokamaks. Ce niveau de complexité supplémentaire il est très difficile de le modéliser sur ordinateur, ce qui le rend plus difficile à prévoir et plus coûteux à construire.

Spheromaks sont similaires aux tokamaks, mais sont quelque peu différents dans la manière dont ils induisent le champ magnétique.

Tores compacts essayer de créer une fusion sans bobine magnétique au centre du tore (en forme de beignet), réduisant ainsi la nécessité de recourir à des aimants complexes.

Lasers

Au lieu de serrer les atomes d'hydrogène avec un aimant, une autre approche utilisant des lasers tente de les rendre si chauds qu'ils entrent en collision les uns avec les autres, ce qui crée instantanément des ondes de choc qui poussent les atomes d'hydrogène les uns contre les autres.

Un bon exemple est le Installation nationale d'allumage des États-Unis (NIF)qui guide, amplifie, réfléchit et concentre 192 puissants faisceaux laser dans une cible de la taille d'une gomme à crayon. Cela permet d'obtenir une puissance de pointe de 500 billions de watts en un seul point.

Source : Britannica

Il s'agit de l'autre conception principale considérée comme susceptible d'aboutir un jour à une fusion commerciale viable.

La fusion magnétique se heurte à des mathématiques complexes et à la science des matériaux supraconducteurs. La fusion induite par laser se heurte à la difficulté de fournir l'énergie correctement et de maintenir le combustible suffisamment dense et homogène pour que la fusion se produise.

Poussée électrique

Une dernière méthode possible pour réaliser artificiellement la fusion consiste à utiliser des courants électriques pour générer le champ magnétique qui resserre le plasma, ou Fusion de cibles magnétisées (MTF).

L'une de ces méthodes est le Z-pinchUne autre méthode utilise des pistons pneumatiques et l'injection de plasma. Un accélérateur de particules pourrait peut-être aussi réaliser le même principe.

Source : IEEE

En général, ces conceptions sont beaucoup plus compactes que les tokamaks ou la fusion par laser.

C'est notamment l'approche privilégiée par les entreprises privées de fusion telles que Fusion générale et Hélion.

Les étapes de la fusion commerciale

Rendements

Comme nous l'avons expliqué plus haut, la fusion est encore très expérimentale, et il n'existe pas encore de voie évidente vers une conception commercialement viable.

Globalement, le rendement des réacteurs de fusion s'est amélioré, ce qui signifie qu'ils commencent progressivement à produire plus d'énergie de fusion à partir de l'énergie qui leur est injectée pour déclencher la fusion.

En 2022, des chercheurs de la National Ignition Facility des États-Unis ont annoncé qu'ils "ont créé une réaction qui a produit plus d'énergie qu'ils n'en ont mis".

En pratique, cette affirmation est un peu trompeuse : la conception alimentée par laser a en effet fourni 2,05 mégajoules d'énergie et créé 3 mégajoules d'énergie par fusion.

Cela ne tient pas compte du fait que pour créer les 2,05 mégajoules de laser, une quantité totale d'électricité égale à 322 mégajoules d'énergie a été consommée pour créer ces faisceaux laser. Ainsi, dans la pratique, le rendement énergétique total est encore 100x trop faible pour en faire un "vrai" rendement positif avec ce modèle. Et il est encore plus faible dans la pratique, car il est certain que toute la chaleur générée ne peut pas être reconvertie en électricité.

Il s'agit néanmoins d'une étape importante et d'une réalisation impressionnante.

Stabilité du plasma et durée de la réaction

L'élément clé sera d'évaluer la situation d'une réaction de fusion auto-entretenue, où la libération d'énergie précédente est suffisante pour déclencher une nouvelle fusion. Jusqu'à présent, les réactions de fusion ont duré au mieux quelques dizaines de secondes. Dans un futur réacteur commercialement viable, de telles réactions pourraient durer des dizaines de minutes, voire des heures, grâce à un plasma plus stable.

Ce pourrait être plus serré que beaucoup ne le pensaient, avec un nouveau record de fusion d'une durée totale de 6 minutes réalisé par le dispositif WEST (tungstène (W) Environment in Steady-state Tokamak) en France.

Cela montre comment l'utilisation innovante de matériaux avancés comme le tungstène pourrait ouvrir la voie à une amélioration radicale par rapport aux conceptions classiques des réacteurs de fusion. Pour en savoir plus sur le tungstène et les opportunités d'investissement difficiles à trouver dans ce secteur, consultez notre article "Le tungstène - Le métal secret de la haute technologie".

Supraconducteurs bon marché

Cette étape est nécessaire en particulier pour les réacteurs de fusion à base d'aimants, mais aussi pour d'autres, car les niveaux de puissance nécessitent généralement l'utilisation de matériaux supraconducteurs à un endroit ou à un autre du système.

Heureusement, de meilleurs supraconducteurs, voire la technologie des supraconducteurs à température ambiante, progressent rapidement. Vous pouvez lire les détails de ce sujet dans notre article "Les progrès de la supraconductivité ouvrent la voie à une nouvelle révolution technologique".

AI

Le plasma est un état de la matière incroyablement complexe, très différent des trois autres (solide, liquide, gaz). Il est extrêmement chaud et, dans l'ensemble, devient rapidement très instable.

Le plasma instable a tendance à ne pas rester confiné longtemps dans le réacteur, ce qui interrompt le processus de fusion nucléaire.

Pour compenser, les aimants des réacteurs nucléaires tentent de stabiliser en permanence le plasma, en ajustant le champ magnétique en temps réel. Les mathématiques qui y sont associées sont d'une complexité ahurissante, et même les superordinateurs peuvent avoir du mal à les maîtriser, surtout s'ils doivent les exécuter rapidement pour donner la bonne réaction à l'aimant du réacteur.

Cela pourrait changer, grâce aux progrès de l'IA, comme nous l'avons rapporté dans un article récent. Nous y avons expliqué comment l'IA a appris à prédire l'émergence d'instabilités dans le plasma jusqu'à 300 ms à l'avance.

"Nous n'avons plus à attendre que les instabilités se produisent et à prendre des mesures correctives rapides avant que le plasma ne soit perturbé".

Sécurité

La fusion nucléaire est intrinsèquement beaucoup plus sûre que la fission nucléaire. La réaction de fusion s'arrête automatiquement lorsque le plasma se dilate, ce qui signifie qu'il n'y a aucun risque d'emballement de la réaction en chaîne.

Toutefois, avant de devenir une source d'énergie à grande échelle, la fusion nucléaire devra encore résoudre quelques problèmes de sécurité :

• De nombreux modèles de réacteurs utilisent le tritium, car ces réactions de fusion sont plus faciles à déclencher que la fusion deutérium-deutérium. Cependant, le tritium étant radioactif, toute défaillance du réacteur peut entraîner une (faible) contamination radioactive.
• L'instabilité du plasma et la physique des hautes énergies comportent un risque inhérent. Pour que les opérateurs soient en sécurité et que le réacteur ne soit pas endommagé pendant les opérations continues de production d'énergie, il faudra de bonnes procédures de sécurité et probablement une optimisation de la conception.
• La fusion nucléaire produit parfois des neutrons, qui transforment lentement la paroi du réacteur en déchets radioactifs. Bien que leur volume soit minime, ces déchets devront être traités correctement à la fin de la vie des composants ou des réacteurs dans leur ensemble.

Thèmes afférents

Propulsion par fusion dans l'espace

Actuellement, la fusion nucléaire est principalement étudiée pour son potentiel de production d'énergie sur Terre. L'exploration et la colonisation de l'espace constituent un autre secteur qui bénéficierait grandement de la maîtrise de la fusion nucléaire.

Grâce à leur rendement très élevé par rapport à la masse de combustible, ainsi qu'à des températures extrêmement élevées, les réacteurs à fusion nucléaire constituent des systèmes de propulsion parfaits pour l'espace lointain.

En théorie, il pourrait permettre une accélération et un temps de déplacement très rapides, avec une faible consommation de carburant et une sécurité accrue pour l'équipage par rapport à d'autres solutions telles que les moteurs chimiques ou à fission nucléaire. La facilité d'accès et la surabondance d'hydrogène dans l'espace sont un atout supplémentaire.

En pratique, fabriquer un réacteur de fusion suffisamment petit et léger pour être embarqué dans un vaisseau spatial pourrait s'avérer difficile, même si nous en maîtrisons la conception sur Terre.

Si la fusion nucléaire devenait commercialement viable, cela révolutionnerait complètement la perspective d'un développement durable. une économie basée sur l'espace (que nous discutons avec et sans fusion dans notre article ici)et faire instantanément de l'humanité une espèce spatiale.

Fusion froide

La fusion froide est un sujet controversé. En théorie, il s'agit de l'idée que la fusion nucléaire pourrait être réalisée sans plasma à basse température.

Une méthode proposée consisterait à utiliser des matériaux changeant de forme de manière à piéger les atomes d'hydrogène et à les forcer à fusionner. Des métaux infusés à l'hydrogène comme le palladium, l'erbium et le titane ont été proposés pour y parvenir.

En 1989, les chercheurs Stanley Pons et Martin Fleischmann ont affirmé être parvenus à une telle fusion. Malheureusement, les années passées à essayer de reproduire les résultats de la communauté scientifique ont été infructueuses jusqu'à présent, ce qui a conduit à des accusations de mauvaise qualité scientifique, voire de fraude pure et simple.

La controverse qui a suivi a définitivement terni l'image de ce concept. Il est néanmoins toujours travaillé par un petit nombre de scientifiques, généralement sous les noms de Réactions nucléaires à basse énergie (LENR), Science nucléaire de la matière condensée (CMNS), ou Réactions nucléaires assistées par la chimie (CANR).

Un regain d'intérêt pour ce domaine est apparu dans les années 2020, cherchant à dépasser le stigmate d'une recherche peu sérieuse. Notamment, l'agence gouvernementale américaine L'ARPA-E a annoncé en 2023 une poignée de subventions pour financer des groupes de recherche sur les réactions nucléaires à basse énergie (LENR)., à la suite de résultats intrigants obtenus par les chercheurs de la NASA en 2020.

La fusion à froid est actuellement très incertaine et spéculative. Toutefois, le retour d'une recherche sérieuse et bien financée dans ce domaine pourrait clarifier la situation et déterminer si elle pourrait devenir une voie viable pour parvenir à la fusion nucléaire.

Fusion de bulles

Une autre idée est que la fusion nucléaire pourrait se produire dans les bulles lorsqu'elles s'effondrent ; par exemple, des bulles peuvent se former dans l'eau lorsqu'elles sont soumises à des ultrasons, une idée parfois appelée sonofusion.

En théorie, les ondes de choc créées par l'effondrement d'une bulle dans un liquide pourraient être suffisamment puissantes pour provoquer la fusion, un peu comme le font les ondes de choc induites par un laser. Cela pourrait expliquer le phénomène de sonoluminescence (l'émission de lumière lors de l'effondrement d'une bulle, qui n'est toujours pas comprise).

L'idée est aussi controversée que la fusion froide, et son principal promoteur a été largement critiqué.

Cependant, l'idée n'est peut-être pas aussi morte que les deux dernières décennies de controverse pourraient le laisser croire.

En mai 2024, un article scientifique intitulé "Observation de l'émission de neutrons lors de la cavitation acoustique d'une poudre de titane deutéré"L'étude de l'Institut de recherche sur le cancer, publiée dans la très prestigieuse revue Nature, affirme avoir détecté des événements de fusion potentiels avec des bulles d'eau lourde mélangées à des particules de titane.

Nous avons pu maintenir la production de neutrons pendant plusieurs heures et avons répété l'expérience plusieurs fois dans différentes conditions. Nous émettons l'hypothèse que les neutrons observés proviennent de la fusion nucléaire d'ions deutérium dissous dans le réseau de titane sous l'action mécanique des jets de cavitation impactants

Le mélange d'un réseau de titane (comme dans la fusion froide) avec la cavitation (bulles) est plus qu'intriguant, et la publication dans une revue très sérieuse évaluée par des pairs pourrait raviver l'intérêt pour le secteur, avec peut-être la "fusion à bulles froides" comme percée scientifique inattendue.

Entrée du secteur privé

Depuis leur création, les domaines de la physique des plasmas et de la fusion nucléaire ont été principalement menés par des recherches gouvernementales financées par des fonds publics.

C'est logique, car ils ont été très utiles pour les programmes de développement d'armes nucléaires, avec, par exemple, la National Ignition Facility américaine initialement développée pour remplacer les essais d'armes nucléaires plus que pour explorer la fusion nucléaire.

En tant que segment de la science sans applications commerciales directes, le financement de la fusion a dû être assuré principalement par les secteurs public et universitaire.

Cette situation est en train de changer grâce à la convergence de trois facteurs :

1. Des décennies d'expérience dans ce secteur ont permis de créer un vaste corpus de connaissances en libre accès et de scientifiques formés qui peuvent travailler pour des sociétés commerciales.
2. La fusion nucléaire semble plus proche que jamais d'être réalisée commercialement, ce qui accroît l'enthousiasme des investisseurs. Les investissements de type "moonshot" sont désormais populaires, la fusion nucléaire étant peut-être l'ultime "moonshot", avec l'exploitation minière des astéroïdes, pour résoudre définitivement les problèmes de pénurie d'énergie et de matières premières.
3. Le changement climatique, la géopolitique et l'épuisement des ressources convergent pour accroître la demande d'une source d'énergie abondante et neutre en carbone.

Ainsi, une nouvelle vague d'efforts dans le domaine de la fusion nucléaire est aujourd'hui menée par des entreprises privées, qui cherchent à retravailler la conception des réacteurs à partir des premiers principes, à étudier de nouvelles méthodes et à reproduire pour le secteur de la fusion ce que des entreprises comme SpaceX ont réalisé pour les vols spatiaux (comme la réutilisation des fusées, considérée jusqu'alors comme impossible).

Sociétés de fusion

Actuellement, aucune des entreprises qui se consacrent à la viabilité commerciale de la fusion nucléaire n'est cotée en bourse. Il s'agit des entreprises suivantes Hélion, Fusion générale, Fusion du Commonwealth, TEA Technologies, ZAP Energyet NEO Fusion. Vous pouvez trouver un une liste exhaustive de startups dans le domaine de la fusion nucléaire sur la page dédiée de Dealroom.

1. Fusion générale

General est l'une des jeunes entreprises qui s'efforcent de faire de la fusion une entreprise du secteur privé, et non plus un projet de physique financé par les pouvoirs publics.

L'entreprise a été créée en 2002 pour développer la technologie de fusion de cibles magnétisées (MTF).

L'entreprise estime que la MTF est une voie plus courte vers la fusion à énergie positive et qu'elle est beaucoup moins coûteuse. General Fusion a été la première entreprise au monde à construire et à mettre en service un injecteur de plasma toroïdal compact à l'échelle d'une centrale électrique en 2010. a franchi de nombreuses autres étapes depuis.

Source : Fusion générale

L'entreprise vise à atteindre la fusion à une température de 100 millions de degrés Celsius en 2025 et à progresser vers le seuil de rentabilité énergétique (rendement positif de la fusion nucléaire) en 2026. Avant cela, un projet de 1/5^th a été réalisée en 2023 et ses performances ont été conformes aux attentes des modèles informatiques.

Dans l'ensemble, General Fusion a passé deux décennies à construire pas à pas chacune des technologies de base de sa conception finale, en testant chacune d'entre elles en cours de route et en validant l'idée avec succès, du moins jusqu'à présent.

En tant qu'entreprise privée, elle n'a pas eu à discuter et à négocier des modifications de conception, contrairement à des projets internationaux tels qu'ITER. Elle pouvait également choisir une technologie sur la base de ses propres mérites, sans avoir à décider si un pays spécifique devait obtenir le contrat pour des raisons politiques.

Source : Fusion générale

C'est pourquoi beaucoup attendent de General Fusion et de quelques-uns de ses concurrents qu'ils gèrent ce que les grands projets gouvernementaux ne peuvent pas faire.

2. Lockheed Martin Corporation

Une exception notable à la domination des start-ups privées est la société cotée en bourse Lockheed Martin Corporationun géant de l'industrie de la défense.

Lockheed travaillait depuis le début des années 2010 sur Fusion compacteUn réacteur à fusion nucléaire devrait être prêt dans les années 2020. Cependant, il a été annoncé depuis que les travaux sur le projet ont été interrompus en 2021.

L'entreprise est restée très discrète sur ce projet après une première annonce très publique. À ce jour, on ne sait pas ce qui a pu pousser l'entreprise à abandonner l'idée.

En même temps, il semble qu'elle n'ait pas complètement abandonné le concept, notamment avec des investissements en 2024 dans Helicity, une startup développant un moteur à fusion.

L'idée est de propulser des engins spatiaux grâce à de brèves impulsions de fusion. Helicity prévoit d'utiliser un canon à plasma, la même approche que celle adoptée par General Fusion.

Potentiellement, les résultats internes de Lockheed ont montré que leur conception ne pouvait pas soutenir la fusion d'une manière compatible avec la production d'énergie.

Mais peut-être qu'en même temps, de courtes rafales suffisent pour répondre au besoin de propulsion dans l'espace et qu'elles sont beaucoup plus proches de devenir un produit réel ? Cela correspondrait également mieux au profil général de l'entreprise, axé sur l'aérospatiale et la défense.

3. TAE Technologies

Anciennement connue sous le nom de Tri Alpha Energy, cette entreprise californienne se consacre au développement de la technologie de l'énergie de fusion. TAE Technologies modernise actuellement sa plate-forme de fusion, Norman, pour en faire une machine de sixième génération appelée Copernicus.

Source : TAE

La technologie TAE s'appuie sur des accélérateurs de particules pour injecter de l'énergie dans le plasma et "agir comme un agent épaississant qui le rend plus maniable".

L'entreprise utilise également beaucoup l'impression 3D pour la fabrication de Copernicus, ce qui permet d'effectuer des itérations rapides de nouvelles pièces et de résoudre plus rapidement les problèmes. Par exemple, elle a réussi à imprimer certains composants du réacteur pour un poids deux fois inférieur à celui que la fabrication conventionnelle aurait permis d'obtenir.

Source : TAE

Si tout se passe bien, l'entreprise prévoit de construire son premier prototype de centrale électrique qui pourrait se connecter au réseau au début des années 2030, et de poursuivre le développement d'une énergie commerciale "robuste et fiable" tout au long de la décennie. Selon son PDG, Michl Binderbauer, la fusion nous ferait entrer dans un "paradigme d'abondance".

Au cours des 25 dernières années, l'entreprise a fonctionné sur un modèle "d'argent par étape", où chaque tour de financement n'est gagné qu'en fonction de la réalisation des étapes promises aux investisseurs.

En 2022, Google et Chevron ont investi dans TAE Technologies dans le cadre d'une levée de fonds de $250 millions de dollars. Google est en fait partenaire de TAE depuis une dizaine d'années et fournit à l'entreprise de l'IA et de la puissance de calcul.

L'entreprise propose également services des sciences de la vie (thérapie par capture de neutrons au bore -BNCT) et les solutions énergétiques telles que les batteries et l'e-mobilité.

4. Hélion

Helion vise à créer une fusion avec le deutérium et l'hélium 3, au lieu de l'approche plus courante qui consiste à se concentrer sur la fusion avec le tritium.

Normalement, l'hélium 3 est très difficile à trouver. Mais Helion dispose d'une méthode pour le produire à partir du deutérium dans son propre réacteur. Sinon, il aurait probablement fallu recourir à d'autres solutions, comme l'exploitation minière de l'hélium sur la Lune, qui n'a pas encore fait ses preuves.

Comme la plupart des entreprises privées dans le domaine de la fusion, Helion utilise la technologie de l'injection de plasma.

Une autre caractéristique unique est la capture directe de l'électricité à partir du plasma, en utilisant la loi de Faraday pour induire un courant, ce qui permet d'éviter le cycle de chauffage à la vapeur commun aux centrales nucléaires.

Cette initiative est plutôt audacieuse, mais elle pourrait également multiplier par deux ou trois le rendement des futures centrales électriques, car la conversion de la chaleur en vapeur pour produire de l'électricité se fait généralement avec un rendement très faible. Il s'agit également d'une procédure à forte intensité de capital.

La centrale de fusion d'Helion devrait avoir un coût de combustible négligeable, un faible coût d'exploitation, un temps de fonctionnement élevé et un coût d'investissement compétitif. Nos machines nécessitent un coût d'investissement beaucoup plus faible parce que nous pouvons réaliser la fusion de manière si efficace et que nous n'avons pas besoin de grandes turbines à vapeur, de tours de refroidissement ou d'autres exigences coûteuses des approches traditionnelles de la fusion.

Helion opère actuellement Trenta, ses 6^th qui a atteint plus de 10 000 impulsions et des températures de 100 millions de degrés Celsius.

Source : Hélion

Elle déménage actuellement à PolarisSon prochain modèle devrait être jusqu'à 100 fois plus rapide que Trenta, ce qui en ferait la première fusion nucléaire à produire un gain net d'électricité.

Il convient de noter que Polaris aurait une longueur de 19 mètres, ce qui est loin d'être une installation géante par rapport à d'autres conceptions de réacteurs de fusion plus classiques.