Énergie
Dévoiler une fusion sûre et pratique – Nouvelles perspectives sur le combustible piégé
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Fusion et efficacité énergétique
La fusion nucléaire est potentiellement la source d’énergie verte ultime, ne produisant aucun sous‑produit dangereux, aucune radioactivité (le seul « déchet » est l’hélium), ni de gaz à effet de serre. Et elle pourrait être alimentée par un combustible si abondant qu’il représente un pourcentage important de l’Univers: le deutérium, un isotope de l’hydrogène.
Mais il s’agit également d’une forme de génération d’énergie très difficile à atteindre. Elle nécessite de reproduire sur Terre les conditions du cœur du Soleil, avec des pressions énormes et des dizaines ou centaines de millions de degrés.
La fusion nucléaire a été réalisée dans des laboratoires de physique depuis des décennies, mais une réaction de fusion à rendement net positif n’a pas encore été atteinte. C’est ce que beaucoup s’efforcent d’accomplir, du méga‑projet international ITER aux projets de fusion commerciaux tels que Commonwealth Fusion Systems et Proxima Fusion.
La viabilité commerciale dépendra non seulement de la réalisation d’une génération de plasma stable et à rendement énergétique positif, mais aussi de l’efficacité globale du processus.
Une question ouverte concerne l’efficacité du combustible. Il est connu que le deutérium est partiellement absorbé par les parois des réacteurs à fusion tokamak. Des chercheurs de l’Université de Princeton, de l’Université de Californie, de l’Université du Tennessee, du Sandia National Laboratory et de General Atomics cherchent à le comprendre.
Source: Princeton University
Ils ont publié leurs résultats dans Nuclear Materials and Energy1, sous le titre « Deuterium retention behaviors of boronization films at DIII-D divertor surface ».
Deutérium, tritium et fusion
Plus un atome est léger, plus l’énergie potentielle libérée lors de la fusion nucléaire est importante. Il est donc logique que la plupart des projets de fusion nucléaire se concentrent sur la fusion de variantes de l’hydrogène, l’option la plus répandue étant la fusion deutérium‑tritium.
Source: Nature
La fusion deutérium‑deutérium est également possible, mais pour des raisons techniques, on suppose qu’elle est encore plus difficile à réaliser commercialement. C’est pourquoi presque tous les projets commerciaux ou leurs prototypes, comme ITER, prévoient d’utiliser le deutérium‑tritium comme combustible.
Un problème avec le tritium est qu’il est radioactif, contrairement au deutérium. Ainsi, on ne veut pas accumuler trop de tritium dans le réacteur, ni perdre le suivi de celui‑ci. Ce n’est pas seulement une question de sécurité, mais aussi de réglementation.
“Il existe des limites très strictes concernant la quantité de tritium pouvant se trouver dans un dispositif à un moment donné. Si vous dépassez cette limite, tout s’arrête et la licence est retirée.
Donc, si vous voulez disposer d’un réacteur fonctionnel, vous devez vous assurer que votre comptabilité du tritium est précise. Si vous dépassez la limite, c’est un obstacle majeur.”
Comme le combustible deutérium‑tritium sera probablement utilisé dans les réacteurs de fusion nucléaire commerciaux, il est très important de savoir ce qui arrive au combustible. Et nous savons déjà qu’une partie est absorbée par les parois du réacteur.
Absorption du deutérium
Les parois des réacteurs à fusion nucléaire sont en graphite et revêtues de bore. Le bore aide à réduire les impuretés du plasma telles que l’oxygène, le carbone et le tungstène.
Source: Nuclear Materials and Energy
Il est connu depuis un certain temps que ces parois revêtues de bore absorbent une partie du deutérium du plasma. Cependant, le mécanisme et la quantité impliqués n’étaient pas clairs.
Pour le comprendre, ils ont effectué des tests sur le DIII‑D, un réacteur à fusion tokamak de General Atomics.
Ils ont découvert que le responsable de l’absorption du deutérium n’était pas le bore mais le carbone.
Source: Nuclear Materials and Energy
Le carbone et le bore ensemble peuvent se lier si fortement au deutérium qu’il faudrait des températures d’environ 1 000 degrés Fahrenheit pour rompre la liaison, ce qui rend très difficile le retrait du combustible sans endommager le système de fusion.
“Le carbone doit être minimisé. Bien que nous ne puissions l’éliminer complètement, nous utilisons tous les moyens possibles pour réduire la quantité de carbone au maximum.
Nous voulons éliminer tout le carbone et disposer de parois en tungstène propres afin que les calculs soient encore plus proches de ce qui sera expérimenté dans ITER.
Florian Effenberg – physicien de recherche du personnel PPPL
Trouver des solutions
En approfondissant, les chercheurs ont découvert que l’exposition à un plasma contenant de petites quantités de contamination carbone augmentait de façon significative la quantité de deutérium piégé.
Pour chaque cinq unités de bore piégées dans un échantillon, deux unités de deutérium étaient piégées.
Le phénomène dépend également de la température. Au‑dessus de 600 000 °K (1 million °F), la rétention du deutérium est limitée, et la paroi libère le deutérium à 900 000 °K.
Cependant, de telles températures touchant le revêtement de la paroi sont à éviter pour la stabilité à long terme du matériau, il ne s’agit donc pas d’une solution pratique pour éviter l’accumulation du combustible dans les parois du réacteur.
Une solution plus probable consiste à essayer de limiter au maximum les impuretés de carbone qui pénètrent les parois du réacteur, ce qui, jusqu’à présent, n’était pas considéré comme si important.
Cela aura un impact pratique direct sur la conception finale et la fabrication des parois du réacteur ITER.
“ITER et les futurs dispositifs doivent veiller à minimiser la contamination d’impuretés de carbone afin de réduire la rétention du deutérium.”
Il est également probable que cela limite la praticité ou la viabilité commerciale de tout moteur de fusion nucléaire utilisant des tuiles de graphite sur les parois (le graphite étant composé d’atomes de carbone), comme la fusion DIII‑D utilisée dans cette expérience, car ce design accumulerait probablement trop de tritium au fil du temps pour être autorisé à fonctionner comme centrale électrique.
Conclusion
La fusion nucléaire devient progressivement une technologie bien comprise, le record de durée de plasma stable étant régulièrement battu, le dernier étant de 22 minutes dans une collaboration franco‑chinoise.
Avec l’aide de l’IA, il est probable que la fusion devienne de plus en plus efficace avec le temps, jusqu’au point où un rendement net sera atteint.
À mesure que la technologie se rapproche de la commercialisation, de nouveaux défis apparaissent, comme le respect des réglementations concernant l’accumulation de combustible et la radioactivité, ce qui était moins préoccupant pour les réacteurs expérimentaux.
Heureusement, ces problèmes sont également en cours de résolution, et l’optimisation de la qualité des matériaux utilisés pour les réacteurs aidera.
Combiné avec des améliorations constantes de notre compréhension de la supraconductivité, cela pourrait aider à faire de nos difficultés à produire de l’énergie verte un problème du passé dans les 1 à 2 prochaines décennies.
Entreprises de fusion
Actuellement, aucune des entreprises dédiées exclusivement à rendre la fusion nucléaire commercialement viable n’est cotée en bourse. Elles comprennent Helion, General Fusion (GFUZ ), Commonwealth Fusion, TEA Technologies, ZAP Energy, et NEO Fusion.
Vous pouvez trouver une liste exhaustive de startups dans le domaine de la fusion nucléaire sur la page dédiée de Dealroom.
Cependant, une société cotée en bourse a été active dans le domaine de la fusion, en redirigeant son concept de la production d’énergie vers la propulsion spatiale : Lockheed Martin (LMT ).
LMT Graphique du prix
Une exception notable à la domination des startups privées dans le domaine est la société cotée en bourse Lockheed Martin Corporation, un géant de l’industrie de la défense.
Lockheed travaille depuis le début des années 2010 sur Compact Fusion, un réacteur à fusion nucléaire qui devrait être prêt dans les années 2020. Cependant, il a depuis été annoncé que les travaux sur le projet ont été arrêtés en 2021.
L’entreprise a été très discrète à propos de ce projet depuis l’annonce publique de 2021. À ce jour, il n’est pas clair ce qui aurait pu pousser l’entreprise à abandonner l’idée.
En même temps, il semble qu’elle n’ait pas totalement abandonné le concept, notamment avec des investissements en 2024 dans Helicity, une startup développant un moteur de fusion.
L’idée est de propulser les vaisseaux spatiaux avec de courtes rafales de fusion. Helicity prévoit d’utiliser un pistolet à plasma, la même approche que General Fusion. Potentiellement, les résultats internes de Lockheed ont montré que son design ne pouvait pas soutenir la fusion d’une manière compatible avec la production d’énergie.
Mais peut‑être, en même temps, ces courtes rafales suffisent-elles aux besoins de propulsion dans l’espace et se rapprochent‑elles davantage d’un produit réel ? Cela correspondrait également mieux au profil global de l’entreprise, axé sur l’aérospatiale et la défense.
En plus des projets de fusion, Lockheed Martin est l’une des plus grandes entreprises aérospatiales et de défense au monde, que nous avons détaillée en novembre 2025 dans « Lockheed Martin (LMT) Spotlight : un leader en défense et aérospatiale ».
En bref, c’est l’entreprise derrière des aéronefs tels que les hélicoptères Black Hawk ou le F-16, ainsi que des équipements avancés comme le F-35, les avions radar volants, ou les avions logistiques comme le C-5 Galaxy & C-130J Super Hercules.
Source: Lockheed Martin
C’est également le producteur de certains des systèmes de missiles les plus importants de l’armée américaine, tels que le JAASM, le Javelin, le ATACMS, et le HIMARS, très demandés suite à l’épuisement des stocks à cause du conflit en Ukraine.
Lockheed est le contractant principal pour la conception, le développement, les essais et la production du vaisseau spatial Orion, qui pourrait être la partie la moins controversée de l’ensemble du programme Artemis.
L’entreprise est active dans d’autres programmes spatiaux, comme les satellites météorologiques GOES‑R, la collecte d’échantillons d’astéroïdes par OSIRIS‑REx, la sonde Jupiter JUNO, un gilet de protection contre les radiations portable AstroRad,
Dans l’ensemble, des systèmes militaires clés aux programmes spatiaux et de fusion nucléaire tout aussi importants, Lockheed Martin est à la pointe de l’innovation américaine et semble avoir conservé un avantage bien plus net que de nombreux concurrents parmi les grands contractants de défense.
Actualités sur Lockheed Martin Corporation
Référence d’étude:
1. Shota Abe et al. (2025) “Deuterium retention behaviors of boronization films at DIII-D divertor surface”. Nuclear Materials and Energy Volume 42, mars 2025, 101855.
