Qu’est-ce que la fusion nucléaire ?

C’est le processus qui alimente le soleil : la fusion de noyaux légers (généralement des isotopes de l’hydrogène, le deutérium et le tritium) pour former de l’hélium, libérant ainsi d’immenses quantités d’énergie. Contrairement à la fission nucléaire (division d’atomes lourds), la fusion ne produit pas de déchets radioactifs à longue durée de vie et ne comporte pas les mêmes risques de fusion.

Voici leurs avantages :

• Combustible abondant
  • Le deutérium est présent dans l’eau de mer ; le tritium peut être produit à partir du lithium. Presque inépuisable.
• Pas de gaz à effet de serre   
  • Seuls de l’hélium et un minimum de sous-produits radioactifs sont générés.
• Pas de fusion                      
  • Les réactions de fusion nécessitent des conditions extrêmes ; si elles sont perturbées, elles s’arrêtent tout simplement.     
• Dépenses minimales                    
  • Pas de déchets radioactifs à longue durée de vie comme dans les réacteurs à fission. Les composants activés par les neutrons se désintègrent plus rapidement (décennies et non millénaires).
• Haute densité d’énergie      
  •  1 gramme de combustible de fusion ≈ énergie équivalente à environ 8 tonnes de pétrole.

Cliquez simplement ci-dessous pour voir la vidéo de 50 secondes expliquant comment la fusion nucléaire est créée :

La société canadienne General Fusion poursuit la voie la plus rapide et la plus pratique pour commercialiser l’énergie de fusion en utilisant ses technologies de base de fusion par cible magnétisée (MTF). Sa machine de fusion, nommée Lawson Machine 26 ou LM26, est un appareil de démonstration de fusion pionnier à Richmond, en Colombie-Britannique, au Canada. La LM26 représente une avancée significative dans la recherche d’une énergie de fusion pratique.

Le LM26 a atteint avec succès des conditions de fusion de plus de 100 millions de degrés Celsius (1 keV – une température nécessaire pour initier la réaction de fusion) et forme désormais quotidiennement un plasma magnétisé dans la chambre cible de la machine, une réalisation significative dans le fonctionnement de cette machine, la première au monde.

Qu’est-ce que le plasma ?

Le plasma est un état de la matière où un gaz est chauffé à des températures si élevées que les électrons sont arrachés des atomes, créant un mélange de noyaux chargés positivement et d’électrons chargés négativement. 

Pourquoi le plasma est-il important pour la fusion ?

Dans la fusion, le plasma doit atteindre des températures et des densités extrêmement élevées pour permettre aux noyaux atomiques d’entrer en collision et de fusionner, libérant ainsi d’énormes quantités d’énergie. 

L’approche de LM26 :

L’approche Magnetize Target Fusion de General Fusion utilise des champs magnétiques et une compression mécanique pour créer une réaction de fusion.

Le rôle du lithium :

La doublure de lithium liquide dans LM26 remplit plusieurs fonctions : elle comprime le plasma, protège la machine des dommages causés par les neutrons, permet la production de combustible et fournit une méthode efficace pour extraire l’énergie. 

Comment la réaction de fusion est-elle créée dans la machine LM26 ?

Dans la méthode Magnetize Target Fusion (MTF) de General Fusion, la cible est un plasma magnétisé avec un champ magnétique à l’intérieur, de sorte que les particules se déplacent en cercle sans toucher la paroi, puis nous devons le comprimer.  La compression est réalisée en faisant tourner le revêtement de métal liquide qui a été rempli dans la chambre sphérique, puis la force centrifuge plaque le métal liquide contre la paroi, créant un trou au centre. Ensuite, le plasma magnétisé est injecté par les 24 injecteurs de plasma qu’ils ont construits, puis rapidement comprimé par une série de pistons entraînés par la vapeur, visant à initier une réaction de neutrons de fusion qui se propagera et, par conséquent, le métal liquide deviendra plus chaud.  Ainsi, cette chaleur sera dirigée vers un échangeur de chaleur pour créer de la vapeur, qui entraînera ensuite des turbines pour générer de l’électricité.

Atteindre le seuil de rentabilité scientifique d’ici 2026, où l’énergie produite par la réaction de fusion est égale ou supérieure à l’énergie nécessaire pour la maintenir. Une centrale MTF est conçue pour produire son propre combustible et comprend intrinsèquement une méthode pour extraire l’énergie et la mettre à profit. En substance, le plasma dans LM26 est le combustible de la réaction de fusion, les processus de compression et de chauffage sont conçus pour le conduire aux conditions nécessaires à la fusion.

Caractéristiques principales de LM26

• Fusion par Cible Magnétisée (FCM) : Combine le confinement magnétique du plasma avec la compression mécanique, offrant une voie potentiellement plus pratique et économique vers l’énergie de fusion par rapport aux méthodes traditionnelles comme les tokamaks ou les systèmes basés sur laser.
• Pistons à vapeur : Utilise un ensemble de pistons alimentés par de la vapeur pour comprimer symétriquement le plasma, éliminant ainsi le besoin d’aimants supraconducteurs coûteux.
• Doublure en lithium liquide : L’utilisation de métal liquide aide non seulement à la compression du plasma, mais sert également de barrière protectrice, absorbant la chaleur intense et les radiations produites lors des réactions de fusion.

Les résultats du LM26 valideront la capacité de l’entreprise à compresser des plasmas magnétisés de manière répétable et à atteindre des conditions de fusion à grande échelle en utilisant l’approche unique et pratique de General Fusion pour la fusion, sans nécessiter d’aimants supraconducteurs ni de lasers de haute puissance. Leur machine est conçue pour obtenir une série de résultats qui démontreront la MTF : 10 millions de degrés Celsius (1 keV), 100 millions de degrés Celsius (10 keV) et un équivalent de seuil de rentabilité scientifique (100 % Lawson) d’une manière commercialement pertinente, et réduiront considérablement les risques du processus de commercialisation, car elle est conçue pour fournir des performances techniques à court terme tout en raccourcissant le chemin technique de leur prochaine machine commerciale pour apporter l’énergie de fusion commerciale au réseau d’ici 2030.

Heureusement, General Fusion était au bord de la faillite et a été sauvée par Segra Capital (une société canadienne qui investit dans divers fonds) et PenderFund (une société américaine spécialisée dans les technologies propres, y compris l’énergie nucléaire) afin d’offrir leur nouvelle approche pour contrôler les réactions de fusion.

Ils ont la machine pour être les premiers au monde à démontrer une fusion commercialement pertinente – Ils ont construit la voiture de course. Maintenant, ils ont besoin de la financer par l’investissement. Ils sont l’une des quatre seules entreprises privées de fusion au monde à avoir obtenu et publié des résultats de fusion significatifs sur la voie du seuil de rentabilité scientifique. La publication la plus récente a prouvé leur capacité à atteindre des temps de confinement d’énergie dépassant 10 millisecondes, le temps de confinement d’énergie requis pour atteindre nos objectifs dans LM26.

En effet, la technologie MTF de General Fusion utilise un revêtement de lithium liquide pour remplir de nombreuses fonctions d’une machine de fusion. Ce seront les quatre obstacles majeurs auxquels d’autres approches seront confrontées lors du passage de la démonstration à la commercialisation. Une centrale électrique MTF de General Fusion produira de l’énergie de fusion économique avec une machine durable et fiable, une production de combustible durable et les moyens d’extraire et de mettre cette énergie au travail.

La fusion avec les technologies MTF sera illimitée et donc l’énergie du futur pour poursuivre notre chemin vers une planète sans pollution.

Une fois commercialisée, une seule centrale électrique General Fusion sera conçue pour fournir une énergie sans carbone à environ 150 000 foyers canadiens. Elle pourra être implantée à proximité des zones de consommation d’énergie, ce qui réduira au minimum le besoin de longues lignes de transport ou de pipelines, et sera compétitive en termes de coûts par rapport aux autres sources d’énergie.

Avec zéro émission et une disponibilité à la demande, l’énergie de fusion a le potentiel de remplacer les infrastructures vieillissantes et d’électrifier de nouveaux secteurs. La réalisation d’un avenir énergétique à faible émission de carbone est le meilleur scénario pour limiter les effets dévastateurs du changement climatique mondial.

Les centrales à fusion devraient pouvoir être implantées n’importe où, alimentées uniquement par l’hydrogène provenant de l’eau et n’émettant ni dioxyde de carbone ni autres gaz à effet de serre. Leurs caractéristiques ont le potentiel de garantir l’accès mondial à l’énergie sans contraintes géographiques, avec des besoins fonciers minimaux et la possibilité d’être implantées à proximité des consommateurs. La technologie de General Fusion suscite l’intérêt car elle répond aux demandes de la société en matière de sources d’énergie propres, sûres et abondantes, qui soient évolutives et présentent des avantages en termes de sécurité.