Fusion nucléaire : les États-Unis misent gros pour une centrale opérationnelle d'ici 10 ans
À l’intérieur du tokamak du Joint European Torus, situé au Royaume-Uni.
Encouragé par des avancées technologiques majeures et des investissements privés colossaux, le secteur de la fusion nucléaire a changé de braquet aux États-Unis, et se voit produire de l’électricité à grande échelle dans les dix ans.
“Il ne s’agit plus seulement de science, mais de livrer un produit”, résume Dennis Whyte, professeur au Massachusetts Institute of Technology (MIT), pour caractériser ce qu’il considère comme un “tournant” dans la fusion nucléaire.
Si le vieux rêve de générer de l’énergie à la manière du soleil, ce dont est capable la fusion, alimente la recherche fondamentale depuis des décennies, le projet attire désormais le secteur privé.
Des investissements doublés en deux ans
En deux ans, ce dernier a plus que doublé ses investissements, qui atteignaient 5,9 milliards de dollars au total fin 2023, contre seulement 271 millions venus du secteur public.
Environ deux tiers des start-up, de plusieurs nationalités, interrogées par l’association de la fusion nucléaire (FIA) voient la première centrale à fusion raccordée au réseau électrique au plus tard en 2035.
La jeune société Helion Energy a même passé, l’an dernier, un accord avec Microsoft, portant sur une capacité de 50 mégawatts (MW) opérationnelle en 2029.
Outre l’afflux d’argent privé, le secteur est en effervescence parce que “ces deux dernières années, on a démontré scientifiquement que c’était possible”, a avancé, lors de la conférence sur l’énergie CERAWeek, Pravesh Patel, de la start-up Focused Energy.
“C’est comme lorsque les frères Wright ont décollé”, dit-il, évoquant ce qui est considéré comme le premier vol d’un avion à moteur, en 1903.
Tokamak ou confinement inertiel ?
Parmi les grandes étapes, l’expérience du Laboratoire national Lawrence Livermore (LLNL), en décembre 2022 en Californie, lors de laquelle l’énergie produite a été supérieure à celle utilisée, une première, est considérée comme la plus marquante.
La fusion consiste à assembler deux noyaux d’atomes dérivés de l’hydrogène, le plus souvent le deutérium et le tritium, dans une enceinte confinée, à une chaleur de plus de 100 millions de degrés Celsius.
Réunis, ils forment un noyau d’hélium et libèrent des neutrons, qui vont bombarder les parois du réacteur et faire grimper leur température.
Cette chaleur sera ensuite convertie en électricité, grâce à la vapeur d’eau produite au contact de l’eau avec l’extérieur du réacteur.
La fusion a pour elle de ne pas générer d’émissions, de ne pas risquer d’accident comme sa cousine la fission, sur laquelle elle a aussi l’avantage de produire beaucoup moins de déchets.
La majorité des start-up ont choisi la technologie dite du confinement magnétique, celle utilisée par le tokamak, modèle de réacteur le plus connu. Elle diffère de la méthode dite du confinement inertiel, retenue par le LLNL, qui se sert de lasers.
Helion, lui, récupère directement l’énergie à l’intérieur du réacteur sans passer par la case vapeur, et son procédé ne produit pas de neutron, ce qui évite les projections sur les parois et leur érosion.
Cette approche “nous donne un avantage pour arriver à la commercialisation”, indique un porte-parole.
Jusque récemment, la viabilité économique de la fusion nucléaire apparaissait incertaine, car le confinement magnétique nécessitait la fabrication d’aimants gigantesques.
“La fusion a une chance”
Mais des études publiées récemment par des chercheurs du MIT et de la start-up Commonwealth Fusion Systems ont montré que la fusion était possible avec des aimants beaucoup plus petits qu’imaginé initialement.
“Du jour au lendemain, cela a divisé par 40 le coût par watt”, a réagi Dennis Whyte pour la revue MIT News. “Maintenant, la fusion a une chance” de devenir réalité dans l’offre énergétique, selon lui.
Avec ses deux milliards de dollars de capitaux privés, Commonwealth est, de très loin, la société à avoir levé le plus de fonds dans le secteur. Elle prévoit d’activer son réacteur de démonstration, le SPARC, l’an prochain, puis d’ouvrir sa première centrale au début des années 2030.
Les aléas sont encore nombreux, mais en cas de réussite, Commonwealth et Helion permettraient aux Américains d’arriver les premiers à la production commerciale d’électricité, étape qu’aucun autre pays ne vise avant 2035, au mieux.
“Commonwealth est un bel exemple de ce que le privé peut faire avec un objectif commercial par rapport au secteur public”, souligne Pravesh Patel.
“Les États-Unis ont un avantage, d’une certaine façon”, reconnaît Dennis Whyte, qui mentionne la capacité des laboratoires universitaires à “mieux convertir leurs recherches (en produits) que dans d’autres pays” ainsi que la culture forte du capital-risque, qui permet aux jeunes pousses de se lancer.
De la révolution des semi-conducteurs à celle d’internet, “les États-Unis ont déjà gagné ce genre de course”.