Le PDG de Tokamak Energy voit des jours prometteurs pour la fusion nucléaire

Avec toutes les nouvelles récentes concernant les progrès de la fusion nucléaire, y compris l'annonce du ministère de l'Énergie selon laquelle les scientifiques du Lawrence Livermore National Laboratory avaient obtenu une réaction de fusion avec un gain d'énergie net, une occasion qui s'est présentée récemment pour interviewer Chris Kelsall, PDG de Tokamak Energy , semblait fortuit.

Dans un e-mail vendredi, Kelsall a qualifié l'annonce du DOE de "résultat impressionnant". Nous sommes dans une course contre la montre pour éliminer progressivement les combustibles fossiles et faire de la fusion une solution disponible à l'échelle mondiale pour les besoins énergétiques mondiaux. Des progrès de cette nature sont formidables pour l'industrie, car de plus en plus d'investissements privés et publics affluent dans la technologie de fusion.

Au cours de notre entretien, mené avant l'annonce du DOE, Kelsall a souligné qu'un gain d'énergie net marginal comme celui rapporté par Livermore la semaine dernière (3.15 mégajoules d'énergie produite à partir d'un apport de 2.05 mégajoules livrés) est cependant une fraction de l'ampleur de gain d'énergie net qui doit finalement être atteint pour rendre une technologie de fusion vraiment évolutive.

"Il ne s'agit pas uniquement de prouver le gain énergétique net", m'a-t-il dit. « Les scientifiques l'appellent Q supérieur à un. Ce n'est pas une condition suffisante pour l'énergie de fusion commerciale. En fait, nous devons arriver à au moins Q supérieur à dix. "Nous visons un Q de 25 pour une fusion commerciale optimale afin de fournir une source d'énergie constante pour les maisons et l'industrie."

Kelsall affirme que l'entreprise est en passe de démontrer une alimentation propre et prête pour le réseau d'ici le début des années 2030. « Le tokamak sphérique présente des avantages significatifs en matière d'efficacité sur la voie d'une énergie de fusion rentable dans des centrales électriques compactes, à déployer dans le monde entier. Notre technologie utilise des champs magnétiques puissants pour contenir le plasma - le combustible de fusion - dans un tokamak sphérique qui fournira une puissance de sortie continue. Nous nous concentrons maintenant sur le développement du savoir-faire essentiel pour notre dispositif de fusion prototype avancé ST80-HTS et notre usine pilote, ST-E1, alors que nous nous efforçons de fournir une fusion propre, sécurisée et à faible coût pour tous.

Basée à Milton Park, qui se trouve juste au sud d'Oxford et à l'ouest de Londres, Tokamak Energy a été fondée en 2009. "C'était une émanation des laboratoires de recherche de Culham qui se trouvent juste au nord de nos bureaux", explique Kelsall. «Les laboratoires sont affiliés à l'Université d'Oxford et ont une longue expérience dans l'étude de la technologie de fusion, remontant à plusieurs décennies. Donc, nous avons environ 13 ans. Jusqu'à il y a quelques années, nous n'avions qu'une vingtaine de personnes. Maintenant, nous sommes plus de 230 personnes, et nous avons plus de 20 nationalités de personnel, tous différents types de physiciens, tous différents types d'ingénieurs.

L'activité de Tokamak Energy s'articule autour de deux technologies clés : le système de confinement sphérique Tokamak unique créé par la société ; et les aimants supraconducteurs à haute température (HTS) qui font partie intégrante de sa fonction. Le mot « tokamak » est dérivé d'un acronyme russe pour « chambre toroïdale à bobines magnétiques ». Il s'agit dans ses termes les plus simples d'un dispositif conçu pour la création et le confinement d'une réaction nucléaire qui simule la fusion du plasma qui se produit dans le Soleil et toutes les autres étoiles.

Les aimants supraconducteurs sont conçus pour simuler le champ de gravité massif du Soleil et confiner le plasma. Le plasma est créé en surchauffant un combustible hydrogène gazeux jusqu'à ce qu'il forme un plasma électriquement chargé, le quatrième état de la matière, qui n'est ni solide, ni liquide, ni gazeux. La réaction de fusion nucléaire qui en résulte ne crée qu'une petite signature radioactive qui ne présente pas de déchets de haute activité à long terme ou de problèmes d'élimination connexes communs avec la technologie de fission nucléaire actuelle.

La recherche a commencé sur la technologie de base du tokamak dans les années 1960 en utilisant des modules de confinement qui ressemblaient à des beignets en anneau. Tokamak Energy utilise une version modifiée de forme sphérique, semblable à une pomme évidée. L'objectif actuel de la société est de pouvoir commencer à déployer une flotte de centrales électriques à faible encombrement, chacune ayant la capacité de fournir 500 mégawatts au réseau d'ici le milieu des années 2030.

Kelsall dit que la petite empreinte de "pas plus d'un ou deux terrains de football", combinée à des problèmes de radioactivité, de déchets et d'élimination minimaux, permettra l'implantation des usines dans ou à proximité des centres de population et industriels, réduisant ainsi considérablement les coûts et le temps. des retards liés à la nécessité de construire de grandes infrastructures de transmission électrique.

Sans surprise, Kelsall considère les marchés de l'électricité comme de loin la plus grande opportunité de marché - et le besoin - pour l'énergie de fusion. "Nous savons que, pour atteindre nos objectifs climatiques, le monde va devoir s'électrifier massivement", dit-il. « Nos futurs réseaux vont également devoir se développer de manière significative. Nous voyons donc les marchés de l'électricité représenter environ 60 % du total des opportunités de marché adressables pour la fusion. »

La décarbonisation des secteurs industriels difficiles à réduire comme l'acier, la chimie, le ciment et autres est le deuxième prix potentiel de la fusion. « C'est souvent négligé, mais c'est crucial », dit Kelsall. "Nous considérons cela comme 30% de notre marché mondial cible, parallèlement aux opportunités combinées de chaleur et d'électricité."

Mais qu'en est-il des énergies renouvelables, éoliennes et solaires ? « Notre point de vue est que les énergies renouvelables sont toujours très importantes, mais le défi que nous avons est qu'elles seules ne nous permettront pas d'atteindre les objectifs dont nous avons besoin à l'échelle mondiale », répond Kelsall. « Il ne s'agit pas seulement de climat. C'est aussi une question de sécurité énergétique.

« La situation actuelle en Ukraine nous a rappelé qu'il ne s'agit pas seulement de réduire les coûts du système, la fusion agissant comme un complément aux énergies renouvelables. Il s'agit également d'assurer la résilience, l'agilité et la diversification de l'approvisionnement énergétique mondial, de sorte que si une source d'énergie est coupée, nous ne soyons pas complètement en crise. C'est un monde d'aujourd'hui dans lequel on nous rappelle que la sécurité énergétique est la sécurité nationale, et je pense qu'un certain nombre de gouvernements se sont fait rappeler cela à la dure. L'Europe a été très exposée. Il s'agit donc d'aborder les objectifs climatiques avec la fusion, complément indispensable aux énergies renouvelables. Il s'agit de la sécurité énergétique. Il s'agit de réduire les coûts. C'est donc le trilemme – il faut aussi que ce soit abordable.

Au cours des deux années qui se sont écoulées depuis qu'il a assumé le rôle de PDG de Tokamak Energy, Kelsall a déclaré avoir constaté une augmentation spectaculaire de l'intérêt des investisseurs pour le secteur de la fusion nucléaire. "Il y a eu une inflexion très significative, je pense palpable, de l'appétit et de l'intérêt des investisseurs pour l'espace de fusion au cours des 12 derniers mois", dit-il. "Le secteur a reçu ces dernières années plus de 5 milliards de dollars d'investissements en actions provenant de grands noms institutionnels, souverains et stratégiques, ainsi que d'influenceurs à valeur nette très élevée et d'acteurs historiques de l'énergie - souvent par le biais de leurs unités de capital-risque."

Il trouve également très encourageantes les initiatives prises par les gouvernements en Europe, et plus récemment aux États-Unis, pour accorder la priorité au financement de la recherche et du développement liés à la fusion. « Nous respectons et admirons vraiment l'écosystème qui se construit aux États-Unis. Nous avons eu d'excellents partenariats avec l'Université de l'Illinois et le Princeton Plasma Physics Laboratory, Oak Ridge et d'autres, et nous voulons continuer sur cette lancée », déclare Kelsall.

«Le gouvernement américain a reconnu que la fusion est d'une importance géostratégique et a lancé un programme de financement public / privé basé sur des étapes qui est un analogue d'un programme antérieur qui a finalement fait de SpaceX le fournisseur préféré de plates-formes de livraison orbitale de la NASA. Et l'autre grand point positif est évidemment la loi sur la réduction de l'inflation, qui comprenait un financement de 280 millions de dollars alloué au ministère de l'Énergie pour faire avancer la recherche et le développement sur la fusion.

Dans l'ensemble, il s'agit d'un environnement d'investissement de plus en plus prometteur pour ceux qui sont engagés dans la recherche et le développement de l'énergie de fusion aujourd'hui. Le défi pour Tokamak Energy et d'autres entreprises de fusion en herbe est de démontrer que leurs technologies et procédés respectifs peuvent atteindre des gains énergétiques nets qui les rendront évolutifs de manière économique.

Comme le dit Kelsall, c'est une course contre la montre, qui devient de plus en plus urgente chaque jour qui passe.