Ces start-ups qui partent à l'assaut de la fusion nucléaire commerciale

La course à la fusion thermonucléaire est bel et bien lancée. Une multitude de start-up travaille sur des concepts novateurs, parfois très originaux, avec pour ambition de commercialiser leurs réacteurs au plus tôt. Voici trois exemples marquants de ce secteur en pleine ébullition.

Deux mondes s’affrontent dans la course à la fusion. D’un côté, un projet aux dimensions colossales : ITER, neuf grands partenaires internationaux, au budget compris entre 20 et 40 milliards, une première pierre posée en 2010 et une mise en service prévue pour 2033. De l’autre côté, une multitude de start-up, qui visent des concepts beaucoup plus petits, moins coûteux, à plus court terme, et parfois avec des concepts très originaux. « Small is beautifull » ? Ces startups, en tout cas, y croient.

Un tokamak compact grâce à des aimants surpuissants

Le premier concept que nous allons aborder est celui de Commowealth Fusion System (CFS). C’est un tokamak qui utilise la réaction entre le deutérium et le tritium, comme ITER, mais construit avec des aimants plus puissants, constitués de matériaux supraconducteurs à haute température (High temperature superconducting, ou HTS). Ces derniers permettront, selon la société, de générer des champs magnétiques de très grande intensité, et ainsi de concevoir des tokamaks plus petits et moins chers.

Une couverture liquide constituée d’un mélange de sels fondus, à savoir le fluorure de lithium et le fluorure de bérylium (FliBe) aura pour charge de protéger la paroi du réacteur, de générer le combustible tritium, mais aussi d’extraire la chaleur produite par la réaction pour la mener jusqu’à un système de production électrique (basé sur le cycle de Brayton).

CFS a été fondée en 2018 dans le Massachusetts aux États-Unis. Cette localisation n’est pas anodine, puisque la société est une filiale du célèbre MIT (Massachusettes Institute of Technology). Depuis sa création, la société a levé plus de 2 milliards de dollars de financement. En 2021, CFS annonce avoir construit des aimants HTS de 20 Tesla. La société a en outre entamé la construction de SPARC, un prototype qui devrait produire son premier plasma en 2026. Son objectif est de démontrer une production nette d’énergie, et ce, dès 2027. Enfin, la société a annoncé en décembre 2024 son projet de construction dans l’État de Virginie d’une centrale commerciale de 400 MWe, dénommée ARC. L’échéance est ambitieuse, puisque le démarrage est prévu pour début 2030.

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Des pistons à vapeur pour comprimer le plasma

General Fusion a été fondée en 2002 par le physicien canadien Michel Laberge. La société est basée à Richmond, dans l’État de Colombie-Britannique au Canada, et elle aurait levé plus de 300 millions de dollars.

Son concept repose sur la technologie appelée Magnetized Target Fusion (MTF). Un concept plutôt original. Un plasma de deutérium-tritium est tout d’abord injecté dans le réacteur. Tout autour, une couverture de métal liquide, par exemple, du lithium, est mise en rotation. Des pistons, alimentés par de la vapeur d’eau, vont propulser le métal liquide vers l’intérieur, comprimant le plasma à une pression et une température très importantes, enclenchant la réaction de fusion. La chaleur produite par la réaction est récupérée par le métal liquide, lequel est ensuite dirigé vers un générateur de vapeur. Cette dernière permettra de mettre en rotation un alternateur et de produire de l’électricité. Ainsi que d’alimenter les pistons. Pour bien comprendre comment cela fonctionne, on peut proposer de consulter la vidéo que General Fusion propose sur sa chaîne Youtube.

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Un premier constat : il s’agit d’un réacteur de type pulsé (ou impulsionnel) : cela signifie que de nombreuses réactions de fusion vont se produire successivement ; cette approche est différente de celle utilisée dans les tokamaks, par exemple, qui se basent sur une réaction de fusion permanente. D’après General Fusion, l’utilisation de pistons à vapeur permet de simplifier la conception, par rapport à un réacteur qui utiliserait des aimants supraconducteurs ou des lasers à haute puissance. Pour la société, cela rendra leur technologie compétitive et disponible plus rapidement.

Un prototype, appelé Lawson Machine LM26, est en cours de construction à Richmond. L’objectif de General Fusion est d’atteindre plus de cent millions de degrés en 2025, puis une production nette d’énergie en 2026. General Fusion vise des réacteurs commerciaux pour les années 2030. Par ailleurs, un réacteur de démonstration serait en projet au Royaume-Uni ; un projet à une étape très préliminaire, vraisemblablement, puisque sa date de démarrage n’a pas encore été fixée.

Convertir l’énergie directement pour maximiser le rendement

Pour ce troisième exemple, nous allons évoquer le concept d’Helion Energy, une société fondée en 2013, et localisée dans l’État de Washington aux USA. Il s’agit lui aussi d’une réaction pulsée, basé ici sur les combustibles deutérium et tritium. Mais l’originalité du concept n’est pas là.

La réaction de fusion va produire des particules chargées électriquement (des particules alpha, autrement dit des noyaux d’hélium), lesquelles seront dotées d’une très grande vitesse. Ces particules seront ensuite freinées par induction électromagnétique, permettant ainsi de convertir directement leur énergie cinétique en électricité.

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Pour faire une analogie, ce principe se rapproche de celui qui permet de récupérer de l’énergie dans les véhicules dotés d’un système de freinage régénératif. Il se rapproche également des générateurs magnétohydrodynamiques (MHD), envisagés pendant un temps pour les centrales thermiques à hydrocarbures ou nucléaires. La conversion directe présente des avantages indéniables, puisque, d’après Helion Energy, elle permettrait de récupérer plus de 95 % de l’énergie de fusion.

Helion Energy est en train de construire son septième prototype, baptisé Polaris. Son ambition : être la première machine à produire de l’électricité à partir de la fusion. Le 28 janvier 2025, la société annonce le succès de sa levée de fonds de 425 millions de dollars. Helion a pour ambition de construire un réacteur de 50 MW pour vendre de l’électricité dès 2028, dans le cadre d’un contrat signé en 2023 avec Microsoft.