Les entreprises de fusion ont fait des progrès significatifs au début de 2022 après avoir levé un record de 2,8 milliards de dollars en 2021. Au cours de ces premiers mois, Joint European Torus (JET) a battu le record de fusion vieux de 24 ans - générant l'impulsion d'énergie de fusion soutenue la plus élevée de tous les temps ; First Light Fusion a démontré la fusion ; et HB11 Energy a démontré la fusion de l'hydrogène et du bore-11 à l'aide de lasers haute puissance, produisant 10 fois plus de fusion que prévu. De plus, il y a eu un afflux de capitaux pour aider à relever les défis d'ingénierie critiques, avec First Light Fusion,Marvel Fusion et Kyoto Fusioneering qui ont tous levé d'importants cycles de financement rien qu'en février.
La fusion peut fournir une source d'énergie de base hautement nécessaire, abondante et sans carbone, sans risque d'accident nucléaire ni de déchets radioactifs à longue durée de vie. ITER, le projet de fusion de tokamak soutenu par 35 pays, souligne qu'une réaction de fusion libère quatre millions de fois plus d'énergie que la combustion de charbon, de pétrole ou de gaz. La technologie de fusion est nouvelle et coûteuse, et nécessite donc d'importants capitaux pour réduire les risques liés à sa technologie et accélérer la voie vers la commercialisation. Alors que le récent soutien gouvernemental - comme celui des 50 millions de dollars fournis par le DOE américain dans le cadre du plan de l'administration Biden-Harris pour l'énergie de fusion commerciale - met en lumière la nécessité d'accélérer le développement de la technologie de fusion, le financement gouvernemental est pâle par rapport au des milliards de dollars de sociétés de capitaux lèvent par l'intermédiaire d'investisseurs privés. La planification par la Maison Blanche du partenariat public-privé dans le domaine de la fusion et un soutien gouvernemental supplémentaire pourraient être cruciaux pour aider les projets pilotes et de démonstration de la fusion à prouver son potentiel en tant que source d'énergie de base.
Bien que tous les membres de la communauté de la fusion ne s'entendent pas sur qui atteindra le seuil de gain d'énergie net positif ou le statut commercial en premier, tous conviennent que la fusion n'est plus un jeu d'attente de 20 ans, en grande partie en raison de l'impact de l'informatique puissance pour prendre en charge la modélisation avancée. Chaque entreprise a des parcours et des défis différents pour atteindre les étapes de fusion, de gain et de commercialisation.
Sciences et amp ; Ingénierie
La société californienne TAE Technologies développe un réacteur avancé à configuration inversée piloté par faisceau dans le but d'utiliser un cycle de combustible hydrogène-bore. La plate-forme de fusion actuelle de TAE, Norman, a été utilisée avec succès pour des expériences à plus haute température, et son successeur, Copernicus, sera utilisé pour poursuivre ces expériences. La plate-forme de septième génération de TAE, Da Vinci, vise à la fois à démontrer la fusion et le gain d'énergie net. Da Vinci devrait être en ligne en 2027 ou 2028 et abordera les défis techniques liés à l'utilisation du carburant hydrogène-bore-11. Le fondateur de TAE, Harry Hamlin, pense que leur principal avantage est l'utilisation de carburant hydrogène-bore, car il permet une réaction de fusion aneutronique.
HB11 Energy utilise de la même manière du carburant hydrogène-bore-11, mais avec une réaction de démarrage non thermique déclenchée par laser. Comme mentionné précédemment, la société a démontré une réaction de fusion non thermique plus tôt cette année et a produit 10 fois plus de fusion que prévu, ce qui représente un gain remarquablement élevé de 0,05 %. L'objectif de HB11 est d'utiliser leur réaction pour créer de l'électricité par la conversion directe d'hélium chargé. Les simulations et la puissance de calcul qui ont considérablement accéléré les découvertes expérimentales pour des conceptions de réacteurs plus établies comme le tokamak ne sont pas encore matures pour la technologie de HB11. Le fondateur de HB11, Warren McKenzie, a déclaré à Cleantech Group que la société cherchait à lever des fonds cette année pour affiner plusieurs concepts cibles envisagés pour maximiser le gain (Q). Le développement de ces simulations sera déterminant pour étudier la science derrière leurs réactions et optimiser une conception cible qui peut atteindre un gain d'énergie nette et au-delà.
Contrairement à l'utilisation du carburant hydrogène-bore-11 par TAE et HB11, First Light Fusion et General Fusion utilisent tous deux du carburant deutérium-tritium (DT) pour alimenter leurs réactions. Alors qu'une réaction hydrogène-bore est aneutronique, une réaction DT produit des neutrons et nécessite donc un processus de capture de l'énergie des neutrons pour éviter d'endommager le réacteur.
First Light Fusion crée une fusion en tirant un projectile sur une pastille de combustible DT, provoquant une onde de choc et un effondrement de la cavité qui entraîne la fusion. Comme indiqué précédemment, ils ont prouvé la physique fondamentale de ce principe, validé par l'Autorité britannique de l'énergie atomique le 6 avril 2022. L'approche permet une conception d'usine grandement simplifiée, basée sur un lithium fondu " cascade », qui couvre 99 % de sa circonférence de réaction, pour faire face à la problématique de la fragilisation neutronique. Bart Markus, président de First Light, estime que la clé du développement rapide de cette technologie a été "... la capacité de simuler notre réaction, cela nous permet d'itérer la géométrie et les matériaux et d'exécuter environ 2 000 itérations in silico pour chaque expérience physique .” La prochaine étape de First Light est le gain, qui les verra utiliser l'ingénierie pour améliorer la précision d'atteindre son objectif de carburant de manière cohérente. Le calendrier de fusion de l'entreprise les voit réaliser un gain net entre le milieu et la fin des années 2020, et en raison de sa conception, Bart les voit sur la bonne voie pour commencer à construire une usine commerciale à ce moment-là.
La société General Fusion basée en Colombie-Britannique utilise un processus d'impulsion avec un injecteur de plasma et un système de compression pour comprimer et chauffer le plasma dans des conditions de fusion. L'entreprise réalise cette compression avec une paroi de métal liquide qui s'effondre en plomb-lithium. La couche de métal liquide agit à la fois comme un bouclier pour son réacteur et ralentit les neutrons produits dans sa réaction alimentée au DT et absorbe leur énergie. En janvier, General Fusion a annoncé avoir démontré les capacités d'ingénierie nécessaires pour faire évoluer son prototype de compression vers un système à pleine puissance. Le PDG, Christofer Mowry, a déclaré que l'entreprise se concentrait sur sa stratégie de commercialisation, car elle a récemment annoncé la construction de son usine de démonstration à l'échelle de 70 % d'une usine commerciale. L'usine de démonstration sera construite au Royaume-Uni pour tirer parti de l'expérience et des talents de la chaîne d'approvisionnement du Joint European Torus (JET) lors de sa fermeture. General Fusion utilisera l'usine comme une opportunité pour relever les défis d'ingénierie liés à la connexion de ses deux systèmes éprouvés, l'injecteur de plasma et le système de compression, et devrait être en ligne en 2026/2027.
Autre activité récente du marché
Gardez un œil sur…
L'un des principaux défis auxquels les innovateurs utilisant du combustible au tritium ont été confrontés est la reproduction du tritium. Des entreprises comme First Light Fusion et General Fusion s'attaquent à ce problème en bombardant leur lithium avec le sous-produit neutronique de la réaction afin de produire suffisamment de tritium pour alimenter une centrale électrique. Kyoto Fusioneering, une startup née de l'Université de Kyoto, ne développe pas un réacteur à fusion, mais conçoit et développe des technologies qui seront cruciales pour le succès des réacteurs tokamak. Kyoto a l'intention de concéder sous licence sa couverture auto-refroidie avancée SCYLLA aux entreprises de fusion de tokamak afin de fournir l'autosuffisance en tritium, de permettre un fonctionnement à haute température (~ 1000 ° C) et de réduire la fragilisation par les neutrons. La société a levé 11,7 millions de dollars lors d'un tour de table de série B en février dirigé par Coral Capital et a reçu 7 millions de dollars en accords de prêt de Kyoto Bank, Sumitomo et MUFG Bank.
