La start-up américaine Zap Energy a annoncé avoir franchi une étape importante en vue de l’exploitation commerciale de l’énergie de fusion, qui pourrait être obtenue à l’aide de réacteurs modulaires de la taille d’un garage.
L’énergie de fusion par « pincement »
Présentée comme un véritable Graal pour un avenir énergétique neutre en carbone, la fusion nucléaire vise à recréer les processus intervenant au cœur du Soleil, où une température et une pression extrêmes se combinent pour forcer la fusion d’atomes séparés en hélium, libérant ainsi d’énormes quantités d’énergie.
Une grande partie des efforts déployés dans ce domaine consiste à maintenir ces flux de plasma à l’intérieur de réacteurs en forme de beignets ou de boucles torsadées à l’aide de puissants champs magnétiques. Ce qui sera notamment le cas à l’ITER, plus grand réacteur à fusion nucléaire du monde, qui devrait entrer en service dans le courant de la décennie.
L’approche Z-pinch implique une voie très différente pour obtenir de telles réactions. Au lieu de réseaux complexes de bobines magnétiques et de matériaux de blindage onéreux pour les protéger, de tels systèmes reposent sur un champ électromagnétique généré au sein même du plasma. Celui-ci fixe le plasma à l’intérieur d’une courte colonne et le « pince » jusqu’à ce qu’il devienne suffisamment chaud et dense pour que la fusion nucléaire ait lieu.
Il y a trois ans, des chercheurs de l’université de Washington avaient réalisé une importante percée dans le domaine en résolvant les problèmes d’instabilité dont souffrait le Z-pinch depuis sa création dans les années 1950. Pour ce faire, ceux-ci avaient utilisé un flux axial cisaillé, permettant de lisser les flux de plasma afin d’éviter les distorsions, connues pour entraîner leur effondrement.
Un obstacle majeur surmonté
Fondée en 2017 par l’un des scientifiques impliqués, la société Zap Energy a récemment franchi une étape cruciale en créant les premiers plasmas à l’intérieur de son réacteur à fusion expérimental FuZE-Q, exploitant la technique du flux axial cisaillé.
« Le Z-pinch est depuis longtemps considéré comme un moyen alléchant de réaliser la fusion nucléaire, mais jusqu’à présent, les instabilités du plasma produit étaient considérées comme un obstacle insurmontable », explique Uri Shumlak, directeur scientifique de Zap Energy. « Nous avons démontré par la simulation et l’expérimentation que les flux cisaillés peuvent stabiliser les plasmas de fusion, et que cette stabilité devrait s’étendre à une échelle commercialement viable. »
L’augmentation du courant électrique entraînant celles de la température et de la densité du plasma, la dernière version en date du réacteur FuZE-Q a été spécifiquement conçue pour supporter des courants de 650 kiloampères (kA). Ce qui correspond au seuil de rentabilité énergétique (Q=1), à partir duquel la quantité d’énergie produite par un dispositif s’avère supérieure à celle nécessaire pour l’alimenter.
Des réacteurs compacts et modulaires qui pourraient alimenter des villes entières
La société américaine a annoncé la clôture d’un financement de 160 millions de dollars, qui lui permettra de poursuivre le développement de son approche. Ne nécessitant ni aimants coûteux ni lasers puissants, celle-ci pourrait être exploitée par des réacteurs fabriqués en série et suffisamment petits pour tenir dans un garage.
Ces dispositifs modulaires pourraient être déployés pour fournir de l’énergie à des communautés isolées ou combinés et mis à l’échelle afin d’alimenter des villes entières. Selon Zap Energy, chacun d’entre eux pourrait assurer l’approvisionnement en électricité d’environ 8 000 foyers.
« Pour aboutir à une source d’énergie pratique, nous devons aller bien au-delà de Q=1, mais si vous voulez pouvoir intégrer la fusion au réseau et l’exploiter à temps pour limiter le réchauffement climatique, la capacité à expérimenter rapidement sur une petite plateforme bon marché est absolument vitale », estime Benj Conway, PDG de Zap Energy.
Mouais… C’est pas bien de donner de faux espoirs aux gens.