Nouveau record financier pour la fusion nucléaire. Mercredi 1er décembre, la start-up Commonwealth Fusion Systems (CFS) a annoncé une levée de fonds de 1,8 milliards de dollars (près de 1,6 milliards d’euros). Après les levées de fonds d’Helion Energy (500 millions de dollars) mi-novembre, puis de General Fusion (130 millions de dollars) fin novembre, cette nouvelle opération témoigne de l'intérêt des investisseurs pour la fusion nucléaire et les feuilles de route très serrées qu’affichent les start-up (sans toujours convaincre les experts). La levée de fonds a été menée par le fonds américain Tiger Global Management et agrège de nombreux investisseurs (Bill Gates, Marc Benioff…) ainsi que des groupes industriels parmi lesquels, Eni, Equinor et Google.
Si ces 1,6 milliards d'euros propulsent la pépite loin en tête des start-up les mieux financées du domaine, ils devraient surtout lui permettre d'avancer sur le chantier de la construction et du pilotage de son pilote « Sparc », prévu pour 2025. La spin-off du MIT née en 2018 avait annoncé en juin une première levée de fonds à hauteur de 115 millions de dollars (de l’ordre de 100 millions d’euros) en précisant que ce n’était qu’une étape.
CFS avait ensuite dévoilé début septembre les bonnes performances de la pièce maîtresse, sur laquelle repose son concept de réacteur compact : un électroaimant supraconducteur à haute température. Cette technologie, jusque-là absente du monde de la fusion nucléaire, permet à la fois de réduire la taille des installations nécessaires pour confiner le plasma en fusion et faciliter le refroidissement de ces dernières. De quoi « construire plus rapidement des appareils plus petits et moins coûteux », résumait alors le PDG de la jeune pousse, Bob Mumgaard dans un communiqué de presse.
Champ magnétique record
Fruit de la rencontre de divers isotopes d’hydrogène au sein d’un plasma, la fusion nucléaire titille depuis des dizaines d’années physiciens et énergéticiens, qui y voient une potentielle source d’énergie décarbonée quasi-illimitée. Mais si le Soleil est lui-même une gigantesque centrale thermonucléaire, reproduire ce type de réaction à petite échelle sur Terre n’a rien d’aisé. Cela nécessite notamment de confiner le plasma indispensable à la réaction, mais dont les températures supérieures à 100 millions de degrés empêchent d’utiliser d’une enceinte physique.
Sur le papier, et plus récemment au sein de quelques démonstrateurs, la parade existe : construire d’immenses électroaimants pour former d’intenses champ magnétiques au sein d’appareils de confinement magnétiques (dits tokamaks ou stellarator selon leur forme et celle des champs magnétiques qu’ils génèrent). Des machines complexes, coûteuses en matières premières, et elles-mêmes énergivores.
D’où le pari des chercheurs du MIT qui depuis 2015, étudient les atouts d’un nouveau type d’électroaimant, dit « supraconducteur à haute température ». Et qui ont présenté leurs plans dans une édition spéciale duJournal of Plasma Physics,en 2020. Concrètement, alors que les aimants utilisés actuellement nécessitent un refroidissement très intense pour faire passer les électrons sans déperdition, ces nouveaux venus permettent de générer des champs magnétiques plus puissants à une température moins basse.
Réacteur compact
Un gain loin d’être anecdotique. « Les nouveaux aimants de CFS sont deux fois plus puissants, ce qui permettrait de générer en théorie 16 fois plus d’énergie pour une taille de machine donnée. Cette avancée permet aussi de proposer des conceptions plus petites, donc des constructions plus rapides », résumait le directeur du think-tank Zenon Project Greg de Temmerman, spécialiste de la fusion, dans une interview à L’Usine Nouvelle fin août. Sans parler du prix des installations, réduit avec la compacité gagnée, et des gains d'énergie consommée.
Pour construire l’aimant de 3 mètres de haut à l’origine de la performance, Commonwealth Fusion Systems a dû passer par trois ans de conception et d’industrialisation. Le temps nécessaire pour trouver et certifier les bons fournisseurs, et se doter de capacités de production spécialisées. Composé de 16 plaques bobinées empilées les unes sur les autres, le dispositif repose sur le bobinage d'un ruban supraconducteur à haute température (HTS Tape) dit ReBCO (pour oxyde de terre-rare de baryum et de cuivre) note le site spécialiséArs Technica, qui pointe aussi les difficultés mécaniques imposées par la présence d’un champ magnétique si puissant.
Ainsi, alors que les électroaimants d’Iter - à base de fils d’alliages de niobium-étain ou de niobium-titane - devront être refroidis à -269°C pour produire entre 6 et 13 teslas, l’aimant réalisé par CFS est plus compact et permet de générer un champ magnétique record de 20 teslas à -253°C (une température qui pourra encore augmenter pour atteindre -196°C).
Un démonstrateur prévu pour 2025
Le pari de CFS semble donc réussi, se félicite la start-up, qui confirme viser un démonstrateur commercial d’ici 2025. D’autant qu’à l’exception des aimants, nouveaux, la start-up mobilise une physique des plasmas et un type de tokamak conventionnels. Elle peut donc s’appuyer sur la masse de connaissances scientifiques établies dans le domaine, note Martin Greenwald, directeur adjoint du centre de fusion et de physique des plasmas du MIT.
Reste cependant à industrialiser la production des aimants - Sparc en nécessitera 18 pour former une enceinte magnétique close - puis à démontrer le fonctionnement du réacteur, qui serait alors peut-être le premier à produire davantage d’énergie qu’il n’en consomme. C’est seulement alors, si tout se passe bien, que CFS commencera la production d’Arc, un réacteur de taille industrielle.
