La puissance des étoiles
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 la charge de base que l’énergie nucléaire peut fournir.
Il est probable que l’énergie nucléaire fera partie de notre futur bouquet énergétique, en particulier lorsque la quatrième génération de réacteurs nucléaires commencera à entrer en service, car ils seront plus propres, plus sûrs et plus efficaces.
Cependant, tous ces réacteurs reposent sur le concept de la fission nucléaire. Ils utilisent des atomes très lourds comme l’uranium, le thorium ou le plutonium et recueillent de l’énergie lorsqu’ils se transforment en éléments plus légers.
La fusion nucléaire est une autre forme d’énergie nucléaire. Elle consiste à prendre des éléments très légers et à les faire fusionner en 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. À titre indicatif, 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 de fusion nucléaire (à partir du soleil), mais avec des étapes supplémentaires.
Par conséquent, si nous pouvions reproduire ne serait-ce qu’une petite partie de ce phénomène sur Terre, nous pourrions disposer d’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 comme 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.
Lorsqu’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. Lorsque nous les fusionnons en éléments de poids moyen, ils libèrent encore plus d’énergie.
Par conséquent, la fusion nucléaire peut produire de 3 à 10 fois plus d’énergie que la fission d’atomes.
Combiné à l’extrême abondance de l’élément le plus léger possible, 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 avec 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 une 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 gros que Jupiter est encore “trop petit” pour y parvenir.
Il est donc très, très difficile de rapprocher des atomes d’hydrogène sur Terre.
Cela a toutefois 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.
(Techniquement, 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, comme en témoigne le commentaire sarcastique selon lequel “la fusion a toujours 30 ans devant elle”.
Remplacer la gravité
La 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 ce domaine. La fusion étant très 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 chacune d’entre elles “fonctionne”, c’est-à-dire qu’elles provoquent la fusion de l’hydrogène ou d’autres éléments légers en éléments plus lourds et libèrent de l’énergie.
Tokamaks
Les réacteurs de fusion créent un espace en forme de beignet avec des champs magnétiques, où le plasma de fusion nucléaire peut être contenu.
C’est actuellement l’une des conceptions considérées comme ayant le plus de chances d’être optimisée pour en faire un réacteur de fusion commercial. Le premier tokamak a été construit en 1958 et constitue le concept de base d’ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor), le plus grand effort de recherche visant à développer la fusion commerciale, avec la participation de presque toutes les nations technologiquement avancées.
Cependant, le projet ITER a connu des difficultés et des retards considérables. Récemment, il a été annoncé que les réactions productrices d’énergie pourraient ne pas se produire avant 2039.
Autres réacteurs de fusion à aimants
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, cela permet d’allonger la durée des réactions de fusion et d’obtenir 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 l’a également rendu très difficile à modéliser sur ordinateur, le rendant plus difficile à prévoir et plus coûteux à construire.
Les sphéromaks sont similaires aux tokamaks, mais sont quelque peu différents dans la manière dont ils induisent le champ magnétique.
Les tores compacts tentent de créer la fusion sans bobine magnétique au centre du tore (en forme de beignet), ce qui réduit la nécessité de recourir à des aimants complexes.
Lasers
Au lieu de presser 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 poussant les atomes d’hydrogène les uns contre les autres.
Le National Ignition Facility (NIF) des États-Unis en est un bon exemple. Il 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.
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 a du mal à fournir l’énergie correctement et à 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 à cible magnétisée (FTM).
L’une de ces méthodes est le Z-pinch, une autre méthode utilise des pistons pneumatiques et l’injection de plasma. Un accélérateur de particules pourrait peut-être aussi réaliser le même principe.
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 General Fusion et Helion.
Étapes vers 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.
Dans l’ensemble, 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, les chercheurs de la National Ignition Facility américaine ont annoncé qu’ils avaient “créé une réaction qui produisait plus d’énergie qu’ils n’en mettaient”.
En pratique, cette affirmation est quelque peu trompeuse : la conception alimentée par laser a en effet délivré 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. Dans la pratique, le rendement énergétique total est donc encore 100 fois trop faible pour que ce modèle puisse être considéré comme un “vrai” rendement positif. Et il est encore plus faible dans la pratique, car il est certain que toute la chaleur générée n’a pas pu être reconvertie en énergie.
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, ces réactions pourraient durer des dizaines de minutes, voire des heures, grâce à un plasma plus stable.
Le nouveau record d’une fusion d’une durée totale de 6 minutes établi par le dispositif WEST (tungstène (W) Environment in Steady-state Tokamak) en France montre que l’utilisation innovante de la technologie de l’énergie nucléaire dans les réacteurs de recherche et de développement peut contribuer à améliorer la qualité de l’air et à réduire les émissions de gaz à effet de serre.
Cela montre comment l’utilisation innovante de matériaux avancés tels que le tungstène pourrait ouvrir la voie à une amélioration radicale des réacteurs de fusion classiques. Pour en savoir plus sur le tungstène et les opportunités d’investissement difficiles à trouver dans ce secteur, consultez notre article “Tungstène – Le métal secret de la haute technologie“.
Des supraconducteurs bon marché
Cette étape est particulièrement nécessaire pour les réacteurs de fusion basés sur des 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, ou même 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“.
IA
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 ordonner la bonne réaction à l’aimant du réacteur.
Cette situation pourrait changer grâce aux progrès de l’IA, comme nous l’avons indiqué dans un article récent. Nous y expliquions comment l’IA avait appris à prédire l’émergence d’instabilités dans le plasma jusqu’à 300 ms à l’avance.
“Nous n’aurons plus à attendre que les instabilités se produisent et à prendre rapidement des mesures correctives 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 pourrait 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 de production continue 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 correctement traités à la fin de la durée de vie des composants ou des réacteurs dans leur ensemble.
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, ils pourraient offrir des temps d’accélération et 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 l’embarquer sur un vaisseau spatial pourrait s’avérer difficile, même après en avoir maîtrisé la conception sur Terre.
Si la fusion nucléaire devenait commercialement viable, cela révolutionnerait complètement la perspective d’une économie basée dans l’espace
, et ferait instantanément de l’humanité une espèce spatiale.
Fusion froide
La fusion froide est un sujet controversé. 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, des années d’efforts de la part de la communauté scientifique pour tenter de reproduire les résultats n’ont jusqu’à présent pas abouti, ce qui a conduit à des accusations de mauvaise qualité scientifique, voire de fraude pure et simple.
La controverse qui s’ensuivit allait définitivement nuire à l’image de ce concept. Néanmoins, un petit nombre de scientifiques continuent à travailler sur le sujet, généralement sous le nom de réactions nucléaires à basse énergie (LENR), de science nucléaire de la matière condensée (CMNS) ou de 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. En particulier, l’agence gouvernementale américaine ARPA-E a annoncé en 2023 une série de subventions destinées à financer des groupes de recherche sur les réactions nucléaires à basse énergie (LENR), à la suite des résultats intrigants obtenus par les chercheurs de la NASA en 2020.
La fusion froide 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 s’il s’agit d’une voie viable pour parvenir à la fusion nucléaire.
Fusion à bulles
Une autre idée est que la fusion nucléaire pourrait se produire dans des 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, son principal promoteur étant 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 of neutron emission during acoustic cavitation of deuterated titanium powder“, publié 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 un réseau de titane sous l’action mécanique des jets de cavitation qui les frappent
Le mélange d’un réseau de titane (comme dans la fusion froide) et de cavitation (bulles) est plus qu’intrigant, et la publication dans une revue très sérieuse évaluée par des pairs pourrait raviver l’intérêt pour le secteur, avec peut-être une “fusion à bulles froides” comme percée scientifique inattendue.
Le secteur privé entre en jeu
Depuis leur création, les domaines de la physique des plasmas et de la fusion nucléaire ont été principalement menés par la recherche gouvernementale à partir de fonds publics.
C’est logique, car ces domaines étaient très utiles pour les programmes de développement d’armes nucléaires. Par exemple, la National Ignition Facility des États-Unis a été initialement développée pour remplacer les essais d’armes nucléaires plutôt que pour explorer la fusion nucléaire.
En tant que segment de la science sans applications commerciales directes, le financement de la fusion devait provenir principalement des secteurs public et universitaire.
Cette situation est en train de changer grâce à la convergence de trois facteurs :
- Des décennies d’expérience dans le secteur ont permis de créer un vaste corpus de connaissances en libre accès et de former des scientifiques qui peuvent travailler pour des entreprises commerciales.
- 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 de façon permanente les problèmes de pénurie d’énergie et de matières premières.
- 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.
Une nouvelle vague d’efforts dans le domaine de la fusion nucléaire est donc 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’ici comme impossible).
Entreprises spécialisées dans la fusion
À l’heure actuelle, aucune des entreprises qui se consacrent à la viabilité commerciale de la fusion nucléaire n’est cotée en bourse. Il s’agit de Helion, General Fusion, Commonwealth Fusion, TEA Technologies, ZAP Energy et NEO Fusion. Vous trouverez une liste complète de start-ups dans le domaine de la fusion nucléaire sur la page dédiée de Dealroom.
1. General Fusion
General est l’une des start-ups qui a pris l’initiative de faire de la fusion une entreprise du secteur privé, au lieu d’un projet de physique financé par les pouvoirs publics.
La société a été créée en 2002 pour développer la technologie de fusion à cible magnétisée (MTF).
Selon la société, la fusion sur cible magnétisée est une voie plus courte vers la fusion à énergie positive et 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 et a franchi de nombreuses autres étapes depuis.
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 modèle à l’échelle 1/5e a été réalisé en 2023 et ses performances ont correspondu aux attentes des modèles informatiques.
Dans l’ensemble, General Fusion a passé deux décennies à mettre au point, étape par étape, chacune des technologies de base de sa conception finale, en les testant tout au long du processus 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 a également pu choisir une technologie en fonction de ses propres mérites, sans avoir à décider si un pays spécifique devait obtenir le contrat pour des raisons politiques.
C’est pourquoi beaucoup s’attendent à ce que General Fusion et quelques-uns de ses concurrents parviennent à gérer ce que les grands projets gouvernementaux ne peuvent pas faire.
2. Lockheed Martin Corporation
Une exception notable à la domination des startups privées est la société cotée en bourse Lockheed Martin Corporation, un géant de l’industrie de la défense.
Lockheed travaillait depuis le début des années 2010 sur Compact Fusion, un réacteur à fusion nucléaire qui devait 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 en investissant en 2024 dans Helicity, une startup développant un moteur à fusion.
L’idée serait de propulser des engins spatiaux grâce à de brèves bouffées 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.
La technologie de 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 facile à gérer”.
L’entreprise utilise aussi largement l’impression 3D pour la fabrication de Copernicus, ce qui permet de créer rapidement 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.
Si tout se passe bien, l’entreprise prévoit de construire son premier prototype de centrale électrique qui pourrait être raccordé 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 selon 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 des services dans le domaine des sciences de la vie (Boron Neutron Capture Therapy -BNCT) et des solutions énergétiques telles que les batteries et l’e-mobilité.
4. Helion
Helion vise à créer une fusion avec du deutérium et de 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. Dans le cas contraire, 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, en sautant directement le cycle de chauffage à la vapeur commun dans les centrales nucléaires.
Cette démarche est plutôt audacieuse, mais elle pourrait multiplier par deux ou trois le rendement des futures centrales électriques, car la conversion de la chaleur en vapeur pour produire de l’électricité a généralement un rendement très faible. Il s’agit également d’une procédure à forte intensité de capital.
La centrale à 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 exploite actuellement Trenta, son réacteur de6e génération qui a atteint plus de 10 000 impulsions et des températures de 100 millions de degrés Celsius.
L’entreprise passe actuellement à Polaris, son prochain modèle qui devrait être 100 fois plus rapide que Trenta, ce qui en ferait le premier réacteur de fusion nucléaire à produire un gain net d’électricité.
Il convient de noter que Polaris mesurera 19 mètres de long, ce qui est loin d’être une installation géante par rapport à d’autres modèles de réacteurs de fusion plus classiques.
