Deux entreprises britanniques confiantes dans la percée de la fusion nucléaire

Deux petites entreprises britanniques pensent être sur le point d’une percée qui échappe aux scientifiques depuis plus de 60 ans: fournir une énergie propre et bon marché en exploitant la réaction de fusion nucléaire qui alimente le soleil.

L’échec des tentatives soutenues de développement de l’énergie de fusion depuis les années 1950 a laissé l’entreprise entachée par des affirmations selon lesquelles il s’agissait d’une course du fou. Mais cela n’a pas empêché les investisseurs de soutenir des scientifiques travaillant sur des approches très différentes dans deux laboratoires privés de l’Oxfordshire: Énergie Tokamak et Première Fusion de Lumière.

Tous deux se sont fixé l’objectif ambitieux de livrer un réacteur opérationnel prêt à être commercialisé d’ici 2030, 10 ans plus tôt que l’Autorité de l’énergie atomique britannique voisine qui gère le programme de fusion financé par l’État.

Dans les années 1950, l’UKAEA a construit le réacteur à fusion Zeta, qui a été salué à l’époque comme un triomphe technologique britannique offrant une puissance illimitée trop peu chère à mesurer. Zeta a fermé ses portes en 1968, n’ayant pas produit d’énergie utile.

Cependant, les récentes avancées techniques ont convaincu les investisseurs d’injecter 50 millions de livres sterling dans l’énergie Tokamak et 25 millions de livres supplémentaires dans First Light Fusion.

Dans le même temps, l’UKAEA travaille sur une nouvelle génération de réacteurs à fusion dans son Centre scientifique de Culham, tous basés sur la conception du « tokamak” originaire de l’Union soviétique dans les années 1950. Ce récipient de réaction rond maintient le combustible — un plasma de deutérium et de tritium surchauffés — en place avec des aimants puissants tout en élevant sa température au-dessus de 100mC afin que les noyaux atomiques fusionnent et libèrent de grandes quantités d’énergie.

UKAEA travaille sur la conception de son réacteur expérimental de nouvelle génération, appelé Step (Tokamak sphérique pour la production d’énergie), pour lequel le gouvernement a annoncé un investissement public de 220 millions de livres juste avant les élections générales. Boris Johnson, le premier ministre, s’est enthousiasmé de la technologie pendant la campagne électorale et semblait personnellement déterminé à maintenir ce qu’il appelait le « leader mondial” de la recherche sur la fusion en Grande-Bretagne.

« Le réacteur Step sera un plan innovant pour une centrale à fusion commerciale, offrant la perspective réaliste de construire une centrale électrique d’ici 2040”, a déclaré Ian Chapman, directeur général d’UKAEA.

Mais les sociétés de fusion privées de l’Oxfordshire ont des calendriers plus ambitieux. Tokamak Energy, qui a été extrait d’UKAEA en 2009 et emploie 80 personnes à proximité de Milton, est prêt à passer à l’étape suivante après avoir chauffé le plasma de son réacteur SP40 à 15mC. ”Nous sommes sur la voie du 100mC, la température à laquelle la fusion pourrait commencer, d’ici mars prochain », a déclaré David Kingham, vice-président exécutif.

L’objectif de Tokamak Energy est de générer réellement de la puissance de fusion en 2025 et avoir une usine commerciale prête d’ici 2030. « Nous comprenons que les laboratoires gouvernementaux doivent être plus prudents dans leurs horaires”, a déclaré M. Kingham. « Nous envisageons d’avoir un appareil de 150 MW que nous pouvons accorder sous licence à des personnes douées pour la construction de centrales électriques. »

First Light Fusion, née de l’université d’Oxford en 2011, est une approche tout à fait différente. Au lieu de confiner les réactifs dans un fort champ magnétique et de les surchauffer, il vise à atteindre les conditions extrêmes requises pour initier la fusion en tirant simultanément un grand nombre de petits projectiles de cuivre à vitesse hypersonique dans une minuscule capsule contenant du deutérium et du tritium. combustible.

« Alors que la fusion magnétique est comme un four toujours allumé, notre fusion de projectiles est un processus pulsé qui transfère l’énergie de chaque tir dans un liquide de refroidissement au lithium liquide”, a déclaré Nick Hawker, directeur général de First Light.

Il a dit qu’il s’attendait à démontrer au début de 2020 que le système réalise la fusion et vise le saint graal, connu sous le nom de ”gain », c’est-à-dire lorsque le réacteur génère plus d’énergie que celle utilisée pour déclencher la réaction d’ici 2024. First Light travaille déjà avec la société d’ingénierie Mott MacDonald sur une conception de réacteur commercial, dans le but d’avoir une usine de fusion alimentant le réseau d’ici le début des années 2030.

« Je suis très favorable aux entreprises de fusion privées et UKAEA s’engage à travailler avec elles pour développer leur technologie”, a déclaré M. Chapman. « La promesse de la fusion est si énorme qu’il y aura toujours une place pour l’innovation dans le design.”

Pendant ce temps, l’UKAEA continue de gérer l’implication du pays dans de grandes projets de fusion internationaux. À Culham, il accueille le Tore ou JET européen commun, le tokamak le plus grand et le plus puissant au monde et au centre du programme de recherche sur la fusion de l’UE.

JET fonctionne depuis 1983. Un point culminant est survenu en 1997 lorsqu’il a été alimenté avec un mélange réactionnel deutérium-tritium et a atteint un record mondial de puissance de fusion de 16 mégawatts en 1997, bien que ce soit moins que l’énergie injectée pour chauffer le plasma.

Ces dernières années, les expériences menées à JET ont permis la conception et la construction d’ I, une machine de fusion à grande échelle dotée d’un réacteur de 10 mètres de haut (contre 4,3 mètres pour JET) en cours de construction par un consortium mondial de gouvernements du sud de la France.

En proie à des retards et des dépassements de coûts – l’estimation actuelle est de 22 milliards de dollars -ter devrait commencer à fonctionner en 2025. Le calendrier prévoit que JET puisse fonctionner au moins jusqu’en 2024, y compris davantage de cycles avec du combustible deutérium-tritium, bien que ce programme dépende de la relation du Royaume-Uni avec l’UE et l’Euratom après le Brexit.

Bien que personne ne sache exactement quand l’énergie de fusion commerciale arrivera — et sous quelle forme -, M. Chapman a exprimé sa totale confiance dans son arrivée éventuelle. « Nous aurons la fusion », a-t-il déclaré, « et l’Oxfordshire sera étroitement impliqué dans sa réalisation.”