La percée de Proxima Fusion rapproche la fusion nucléaire commerciale

La décarbonisation du secteur énergétique est cruciale pour relever le défi du changement climatique. Le besoin de sources d’énergie sans carbone se renforce davantage en raison de l’essor de nouvelles technologies comme l’intelligence artificielle (IA), qui consomme beaucoup d’énergie.

En plus de l’électricité propre, la demande énergétique croît également pour la production de chaleur sans carbone, le dessalement de l’eau et la capture directe du carbone dans l’atmosphère.

Alors que les sources d’énergie renouvelable comme le solaire, l’éolien et la géothermie gagnent du terrain, il existe une option encore plus puissante qui offre une grande fiabilité, une capacité élevée et une constance tout en ayant une empreinte carbone relativement faible.

Cette source d’énergie puissante et sans carbone est les centrales à fusion, qui visent à fournir une part importante des futures demandes mondiales d’énergie propre.

L’énergie de fusion est la voie pour accélérer la décarbonisation

La fusion est l’une des sources d’énergie les plus respectueuses de l’environnement car il n’y a aucune émission atmosphérique nocive. Cela signifie que la fusion ne contribue pas aux émissions de gaz à effet de serre (GES) et, par extension, au réchauffement climatique. 

En même temps, les estimations suggèrent que le prix de l’énergie de fusion sera compétitif même relativement tôt dans son développement technologique. Des études extrapolent les coûts de capacité pour les futures centrales à fusion dans une fourchette de 1 à 10 $/W, ce qui donne des estimations de coût de l’énergie de fusion entre 20 et 100 $/MWh. 

Le processus de fusion unit deux éléments légers pour former un noyau plus lourd tout en libérant une énergie massive. Les réactions se déroulent dans un état de la matière appelé plasma, qui est un gaz chaud et chargé composé d’ions positifs et d’électrons libres, avec des propriétés uniques.

Cela est différent de la fission, dans laquelle un élément lourd est scindé en fragments. Comme combustible, la fusion utilise des sources telles que l’hydrogène et le lithium, qui sont abondants et accessibles.

Aujourd’hui, un réacteur à fusion est un dispositif qui utilise la fusion nucléaire pour générer de l’électricité. Le Tokamak ITER est le plus grand et le plus puissant réacteur à fusion du monde. 

ITER est un projet international de recherche et d’ingénierie sur la fusion nucléaire regroupant la Chine, l’Union européenne, l’Inde, le Japon, la Corée, la Russie et les États-Unis, qui vise à créer de l’énergie grâce à un processus de fusion similaire à celui de notre Soleil et des étoiles.

Reproduire cette fusion nucléaire à l’échelle industrielle sur Terre peut fournir une énergie pratiquement illimitée, propre, sûre et abordable. Ainsi, des efforts constants ont été déployés pour la recréer et exploiter son énergie.

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Présentation d’une énergie de fusion commercialement viable

Cela fait plusieurs décennies que les scientifiques ont compris la théorie de la fusion nucléaire. Depuis, des projets à grande échelle travaillent à combler le fossé vers une centrale à fusion utilisant des approches de confinement magnétique.

Cela inclut le programme STEP tokamak sphérique au Royaume-Uni, le tokamak SPARC aux États-Unis, le CFETR en Chine, ainsi que le tokamak ITER.

Alors que les tokamaks ont été considérés comme la voie la plus prometteuse vers une centrale à fusion, ils rencontrent des défis en raison de leur susceptibilité aux perturbations du plasma. Cela représente un défi important pour des opérations commercialement viables. En conséquence, des recherches sont en cours pour résoudre ce problème grâce à des méthodes de prédiction et d’atténuation. Cependant, aucune démonstration expérimentale n’a montré la faisabilité d’une centrale jusqu’à présent.

Un article de recherche¹ de la startup allemande Proxima Fusion démontre le premier stellarateur quasi‑isodynamique (QI) avec de faibles pertes de particules rapides. Le concept de réacteur à énergie de fusion est considéré comme offrant la voie la plus rapide vers une énergie de fusion commercialement viable.

Nommé Stellaris, il est « conçu pour fonctionner en mode continu et être intrinsèquement stable », a déclaré le cofondateur et PDG de Proxima, Francesco Sciortino. « Aucun autre concept de centrale à fusion n’a encore été démontré capable de cela. »

Alors que les stellarateurs sont similaires aux tokamaks en termes de propriétés de confinement d’énergie comparables, leur conception évite les perturbations du plasma induites par le courant. Ces stellarateurs sans courant toroidal net dans le plasma ont la capacité de fonctionner en état stationnaire. Cela signifie qu’ils réduisent intrinsèquement la fatigue thermique et mécanique des composants et éliminent le besoin d’un système coûteux de génération de courant plasma. 

Ainsi, les stellarateurs offrent plusieurs avantages par rapport aux tokamaks, tels qu’une plus grande stabilité et une moindre consommation d’énergie pour fonctionner. L’absence d’une limite de densité de type Greenwald pour les stellarateurs signifie qu’ils peuvent fonctionner à des densités nettement plus élevées, ce qui est bénéfique grâce à l’échelle favorable de la puissance de fusion avec la densité de combustible.

Aujourd’hui, le stellarateur QI est particulièrement prometteur pour les applications de réacteurs en raison de ses courants auto‑induits intrinsèquement réduits. Parmi les options de stellarateurs étudiées, le stellarateur modulaire à faible cisaillement QI possède le niveau de maturité technologique le plus élevé, qui est exploré dans le plus grand stellarateur du monde, le Wendelstein 7‑X. Il bénéficie de plus de 1,3 milliard d’euros de financement du gouvernement fédéral allemand et de l’Union européenne.

Le W7‑X est entré en service il y a une décennie, mais n’a atteint ses spécifications de conception complètes que récemment, il y a quelques années. Les expériences du W7‑X ont maintenant réduit le transport néoclassique à un niveau où la turbulence est le principal moteur du transport de chaleur dans le plasma. 

Cela signifie que les stellarateurs optimisés peuvent désormais être conçus pour atteindre des niveaux de transport néoclassique similaires à ceux des tokamaks. En conséquence, les stellarateurs optimisés sont fondamentalement limités par les mêmes contraintes physiques que les tokamaks tout en conservant la stabilité cruciale des stellarateurs.

Cependant, bien que le Wendelstein 7‑X soit développé à des fins de recherche et soit situé à l’Institut Max Planck de physique des plasmas (IPP) en Allemagne, Stellaris pourrait alimenter le réseau un jour.

“L’IPP est un pionnier de l’optimisation des stellarateurs. Ces dernières années, nous avons pu concevoir des stellarateurs dont les propriétés physiques sont prédites pour offrir des performances sans précédent. Cela laisse encore de nombreux défis technologiques et d’ingénierie, des problèmes qui ont été courageusement relevés par Proxima Fusion en collaboration avec l’IPP dans cette étude pionnière,” a déclaré le Prof. Dr Per Helander, responsable de la division de théorie des stellarateurs au Max Planck IPP. “C’est un travail important et nécessaire sur la voie d’une centrale à fusion, que nous espérons accélérer grâce à cette collaboration.”

Le design prendra forme avec le premier démonstrateur de Proxima, qui devrait être achevé dans six ans. Le stellarateur de démonstration Alpha sera le tout premier dispositif de fusion à présenter une production nette d’énergie en état stationnaire. 

Cela jettera les bases du premier réacteur à fusion de 1 GW de l’entreprise, qu’elle espère mettre en service au cours des années 2030.

Exploiter l’IA pour relever le plus grand défi

Issue de l’Institut Max Planck de physique des plasmas, Proxima, basée à Munich, a levé 20 millions d’euros de financement l’été dernier pour construire la première génération de centrales à fusion basées sur des stellarateurs QI avec des supraconducteurs à haute température et transformer la fusion en une activité viable.   

Le tour de table préemptif et sursouscrit a été mené par la société de capital-risque suisse Redalpine avec la participation du fonds DeepTech & Climate soutenu par le gouvernement allemand, du fonds bavarois Bayern Kapital, et de la Fondation Max Planck.

Ses investisseurs existants, dont le Tomorrow Fund, Wilbe, High‑Tech Gründerfonds, UVC Partners et Plural, ont également renforcé leurs investissements en pré‑seed.

L’objectif de Proxima Fusion, comme nous l’avons détaillé, est les stellarateurs QI, qu’elle estime prometteurs pour une source d’énergie sûre, sans carbone et pratiquement illimitée. Un stellarateur est un anneau d’aimants en forme de beignet. Ces aimants sont positionnés avec précision et peuvent contenir le plasma.

À l’époque, l’entreprise a noté que les résultats d’optimisation des stellarateurs ont bouleversé le domaine de la fusion nucléaire, permettant de relever les défis avec une approche axée sur l’ingénierie et la simulation, et tirant parti de l’informatique avancée.

Les avancées en puissance de calcul sont ce qui permet à Proxima Fusion de relever le plus grand défi des stellarateurs — la complexité de leur conception et construction. C’était précisément cette complexité qui a conduit les scientifiques à choisir le tokamak dans les années 1960. 

Cependant, les superordinateurs d’IA aident désormais l’équipe de Proxima, qui comprend des ingénieurs de Google, SpaceX (SPCX ), Tesla (TSLA ), MIT et McLaren Formula‑1, à concevoir son réacteur à fusion.

L’IA permet à l’entreprise d’itérer rapidement les meilleurs conceptions de réacteurs à fusion en fonction de paramètres clés tels que le coût, l’efficacité et la disponibilité des matériaux. Cela élimine le besoin de construire plusieurs prototypes, permettant à Proxima de commencer immédiatement à construire un démonstrateur fonctionnel. Selon Sciortino:

« La compréhension de la géométrie complexe et de ses conséquences est essentielle dans les stellarateurs. L’IA aide Proxima à découvrir des motifs qui conduisent à des conceptions plus simples, plus rapides et moins coûteuses. »

Stellaris, ici, est conçu pour générer plus de puissance par unité de volume que tout autre stellarateur. Pour cela, des aimants supraconducteurs à haute température (HTS) sont utilisés pour créer des champs magnétiques plus forts. Cela permet non seulement de réduire la taille, mais aussi de rendre les réacteurs plus efficaces, économiques et plus rapides à construire. 

L’entreprise utilise également uniquement des matériaux existants, ce qui signifie que les réacteurs peuvent être construits avec les chaînes d’approvisionnement disponibles.

« Pour la première fois, nous montrons que les centrales à fusion basées sur des stellarateurs QI‑HTS sont possibles. Le design Stellaris couvre une portée inégalée d’analyses physiques et d’ingénierie dans un seul concept cohérent. Pour faire de l’énergie de fusion une réalité, nous devons maintenant passer à une conception d’ingénierie complète et continuer à développer les technologies habilitantes. »

– Dr. Jorrit Lion, cofondateur et scientifique en chef de Proxima Fusion

Avec tous ces résultats, Ian Hogarth, partenaire chez Plural, a déclaré que Proxima a prouvé ce qu’elle visait à faire avec Stellaris, positionnant:

« Les stellarateurs QI‑HTS comme technologie leader dans la course mondiale vers la fusion commerciale. »

L’entreprise prévoit son aimant de démonstration Stellarator Model Coil (SMC) en 2027, qui testera et validera la technologie derrière les bobines utilisées dans le réacteur, prouvant la faisabilité de l’utilisation de matériaux HTS dans un tel système de bobines magnétiques complexe. Cela éliminera complètement les risques liés à la technologie HTS avant de construire un dispositif stellarateur à grande échelle comme « Alpha », qui devrait atteindre une production nette d’énergie de fusion. 

« Face à la demande énergétique mondiale croissante et au besoin croissant de sécurité énergétique en Europe, libérer une énergie illimitée et propre grâce à la fusion n’a jamais été aussi urgent, et Proxima s’engage à conduire l’Europe vers un avenir alimenté par la fusion. »

– Sciortino

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Une forte poussée nucléaire parmi les grandes technologies

Il est intéressant de noter que non seulement les petites entreprises privées, mais aussi les grandes organisations publiques font des progrès dans le domaine. Bien qu’elles investissent dans des centrales à fusion, leur focus est principalement sur les petits réacteurs modulaires (SMR), qui ne sont pas des centrales à fusion mais un type de réacteur à fission nucléaire. Ces SMR sont non seulement rapides à mettre en service car la construction prend moins de temps, mais ils sont également plus efficaces que les grands réacteurs nucléaires alimentés par la frénésie de l’IA. 

Considérés comme un moteur majeur de la croissance économique future, le secteur privé et les gouvernements ont investi des milliards de dollars dans la recherche sur les centrales à fusion, car elles restent à l’étape d’exploration et ne sont pas encore publiques.

La fusion nucléaire est étudiée depuis environ 75 ans, et malgré cela, elle n’a pas encore généré d’énergie nette de manière significative. Selon le rapport Big Ideas for 2025 d’Ark Invest de Cathie Wood, bien que les entreprises privées de fusion promettent des percées dans les prochaines années, « la commercialisation pourrait prendre encore ~15 ans ».

1. Microsoft

L’année dernière, en septembre, Microsoft (MSFT ) a conclu un accord avec Constellation Energy (CEG ) pour rouvrir la centrale nucléaire de Three Mile Island afin d’aider le géant technologique à répondre à sa demande énergétique croissante. L’installation avait été fermée en 2019 mais sera désormais ouverte en 2028 et restera opérationnelle au moins jusqu’en 2054.

“La décision ici est le symbole le plus puissant de la renaissance de l’énergie nucléaire en tant que source d’énergie propre et fiable,” a déclaré Joe Dominguez, PDG de Constellation Energy Corp. (CEG), une société dont la capitalisation boursière s’élève à 75,7 milliards de dollars et dont les actions se négocient actuellement à 241,65 $, en hausse de 7,65 % depuis le début de l’année.

Le plus grand producteur d’énergie sans carbone aux États‑Unis, Constellation exploite une flotte de centrales nucléaires. La remise en service de Three Mile Island fournira plus de 800 MW de puissance, qui seront tous achetés par Microsoft dans le cadre du contrat d’approvisionnement énergétique de 20 ans.

En plus de cela, Microsoft a un contrat avec Helion pour acheter de l’électricité provenant de sa première centrale à fusion dès qu’elle commencera à produire de l’énergie en 2028.

Avec une capitalisation boursière de 2,95 billiards de dollars, les actions MSFT se négocient actuellement à 398,60 $, en baisse de 5,81 %. L’entreprise verse un rendement de dividende de 0,84 %. Pour le quatrième trimestre 2024, la société a déclaré un chiffre d’affaires de 69,63 milliards de dollars, soit une croissance de 12,3 % d’une année sur l’autre, tandis que le bénéfice par action (EPS) s’élevait à 3,23 $.

Microsoft est leader dans la commercialisation de l’IA, son activité d’intelligence artificielle atteignant un chiffre d’affaires annuelisé de 13 milliards de dollars cette année. Cela est dû à son partenariat étroit avec le créateur de ChatGPT, OpenAI. L’entreprise a également lancé l’année dernière des assistants IA sous la marque Copilot.

2. Google

Google s’est associé à Kairos Power pour jusqu’à sept SMR d’une capacité totale de 500 mégavoltampères. Cela aidera la start‑up de sept ans à mettre en service son premier réacteur commercial d’ici la fin de ce trimestre et des réacteurs supplémentaires d’ici 2035. Kairos a également obtenu un financement de 300 millions de dollars du Département de l’Énergie des États‑Unis pour son projet Hermes, une centrale de démonstration de réacteur nucléaire.

Qualifiant cet accord de « jalon », Michael Terrell, directeur principal de l’énergie et du climat chez Google, a déclaré:

« Nous pensons que le nucléaire peut jouer un rôle important pour répondre à notre demande, et le faire de manière propre et continue. »

En plus de soutenir une croissance propre, Terrell estime que l’énergie nucléaire les aidera à « livrer les avancées de l’IA ». De plus, si ces projets se déploient à l’échelle mondiale, ils pourront également aider Google à « apporter d’énormes bénéfices aux communautés et aux réseaux électriques du monde entier », a-t-il ajouté.

En plus de cela, Google a également investi dans TAE Technologies, une société qui a opéré en mode furtif pendant des années et a levé plus d’un milliard de dollars pour développer la fusion énergétique. Google est en partenariat avec TAE depuis 2014.

Avec une capitalisation boursière de 2,08 billiards de dollars, les actions GOOGL se négocient actuellement à 171,65 $, en baisse de 10,05 %. L’entreprise verse un rendement de dividende de 0,47 %. Pour le quatrième trimestre 2024, sa société mère, Alphabet (GOOG ), a déclaré un chiffre d’affaires de 96,47 milliards de dollars et un EPS de 2,15 $.

L’entreprise a déclaré que son chiffre d’affaires s’élevait à 11,96 milliards de dollars, tiré par le boom de l’IA, bien qu’elle reste derrière Microsoft et Amazon (AMZN ). Elle prévoit 75 milliards de dollars de dépenses d’investissement cette année, stimulées par le déploiement de centres de données et d’infrastructures pour l’IA.

Conclusion

L’intérêt pour l’énergie nucléaire, tant la fusion que la fission, augmente à mesure que le monde recherche une source d’énergie propre et fiable pour répondre à la demande énergétique croissante, soutenir les initiatives d’IA et atteindre les ambitieux objectifs de zéro émission nette. 

En ce qui concerne l’énergie de fusion, historiquement, les tokamaks sont utilisés comme dispositifs de confinement magnétique dans les réacteurs à fusion. Mais alors qu’ils maintiennent le plasma chaud, les stellarateurs attirent désormais l’attention grâce à leur capacité à stabiliser le plasma. Avec l’IA qui résout le plus grand défi des stellarateurs — la complexité — ils pourraient devenir l’option privilégiée pour une future centrale à énergie de fusion.

Ici, Proxima Fusion mène la charge vers une solution commercialement viable en exploitant la conception assistée par IA, les supraconducteurs à haute température et la technologie des stellarateurs. Avec son premier démonstrateur en cours de réalisation dans six ans et ses plans pour un réacteur à fusion de 1 GW dans les années 2030, Proxima établit de nouvelles normes dans la course pour débloquer une source d’énergie illimitée et sans carbone. 

Alors que la demande énergétique mondiale augmente et que l’urgence de décarboniser s’intensifie, la fusion devient rapidement une réalité imminente !

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Référence de l’étude:

1. Lion, J., Anglès, J.-C., Bonauer, L., et al. (2025). Stellaris: Un stellarateur quasi‑isodynamique à champ élevé pour une centrale à fusion prototype. Fusion Engineering and Design, In Press, Corrected Proof, 114868. https://doi.org/10.1016/j.fusengdes.2025.114868