Visiter Helion Energy lorsque la région de Seattle était enfumée

Le jeudi 20 octobre, j'ai fait un voyage de reportage à Everett, Washington, pour visiter Énergie Helion, une startup de fusion qui a levé près de 600 millions de dollars auprès d'un grand nombre d'investisseurs relativement bien connus de la Silicon Valley, dont Peter Thiel et Sam Altman. Il a encore 1.7 milliard de dollars d'engagements s'il atteint certains objectifs de performance.

Parce que la fusion nucléaire a le potentiel de produire des quantités illimitées d'énergie propre sans générer de déchets nucléaires durables, on l'appelle souvent le « Saint Graal » de l'énergie propre. Le Saint Graal reste cependant insaisissable, car recréer la fusion sur terre d'une manière qui génère plus d'énergie nécessaire pour déclencher la réaction et qui peut être maintenue pendant une période prolongée est jusqu'à présent restée inaccessible. Si nous pouvions seulement réussir à commercialiser la fusion ici sur terre et à grande échelle, tous nos problèmes énergétiques seraient résolus, disent les partisans de la fusion. 

La fusion est également à l'horizon depuis des décennies, juste hors de portée, apparemment fermement ancrée dans une techno-utopie qui n'existe que dans les romans fantastiques de science-fiction.

Mais visiter l'énorme espace de travail et le laboratoire d'Helion Energy a fait sortir l'idée de la fusion du complètement fantastique et du potentiellement réel pour moi. Bien sûr, "potentiellement réel" ne signifie pas que la fusion sera une source d'énergie commercialement viable pour alimenter votre maison et mon ordinateur l'année prochaine. Mais on n'a plus l'impression de piloter un vaisseau spatial vers Pluton.

Alors que je traversais les immenses bâtiments d'Helion Energy à Everett, l'un pleinement opérationnel et l'autre encore en construction, j'ai été frappé par l'aspect quotidien de tout. Les équipements de construction, les machines, les cordons d'alimentation, les établis et d'innombrables composants ressemblant à des vaisseaux spatiaux sont partout. Les plans sont en cours d'exécution. Des machines aux allures extravagantes sont construites et testées.

Pour les employés d'Helion Energy, la construction d'un appareil à fusion est leur travail. Aller au bureau tous les jours signifie mettre la partie A dans la partie B et dans la partie C, jouer avec ces parties, les tester, puis les mettre avec plus de pièces, les tester, les démonter peut-être quand quelque chose ne fonctionne pas bien, puis de le remonter jusqu'à ce qu'il le fasse. Et puis passer à la partie D et à la partie E.

La date de ma visite est également pertinente pour cette histoire, car elle a ajouté une deuxième couche d'étranges devenus réels à mon voyage de reportage. 

Le 20 octobre, la région de Seattle Everett a été recouverte de niveaux dangereux de fumée de feu de forêt. L'indice de qualité de l'air pour Everett était de 254, ce qui en faisait la pire qualité de l'air au monde à cette époque, selon QI Air.

«Plusieurs incendies de forêt brûlant dans le nord des Cascades ont été alimentés par des conditions météorologiques chaudes, sèches et venteuses. Les vents d'est ont attisé les incendies et chassé la fumée résultante vers l'ouest vers Everett et la région de Seattle », Christi Chester Schroeder, m'a dit le directeur scientifique de la qualité de l'air chez IQAir North America.

Le réchauffement climatique contribue à alimenter ces incendies, Denise L. Mauzerall, professeur d'ingénierie environnementale et d'affaires internationales à Princeton, m'a dit.

"Le changement climatique a contribué aux températures élevées et aux conditions sèches qui ont prévalu dans le nord-ouest du Pacifique cette année", a déclaré Mauzerall. "Ces conditions météorologiques, exacerbées par le changement climatique, ont augmenté la probabilité et la gravité des incendies qui sont responsables de la très mauvaise qualité de l'air."

C'était si grave qu'Helion avait dit à tous ses employés de rester à la maison pour la première fois. La direction a jugé trop dangereux de leur demander de quitter leurs maisons.

Les circonstances de ma visite ont mis en place une bataille inconfortable. D'une part, j'avais un nouveau sentiment d'espoir quant à la possibilité de l'énergie de fusion. En même temps, je luttais intérieurement avec un profond sentiment de terreur face à l'état du monde.

Je n'étais pas le seul à ressentir le poids du moment. "C'est très inhabituel" Chris Pihl, co-fondateur et directeur de la technologie chez Helion, dit à propos de la fumée.

Pihl travaille sur la fusion depuis près de deux décennies maintenant. Il l'a vu évoluer du domaine des universitaires physiciens à un domaine suivi de près par les journalistes et collectant des milliards d'investissements. Les gens qui travaillent sur la fusion sont devenus les cool kids, les outsiders heros. Alors que nous dépassons collectivement tout espoir réaliste de rester dans les 1.5 degrés de réchauffement ciblés et que la demande énergétique mondiale continue d'augmenter, la fusion est le coup de circuit qui semble parfois être la seule solution.

"C'est moins une poursuite académique, une poursuite altruiste, et cela se transforme davantage en un jeu de survie à ce stade, je pense, avec la façon dont les choses se passent", m'a dit Pihl, alors que nous étions assis dans les bureaux vides d'Helion en regardant un mur de fumée grise. « C'est donc nécessaire. Et je suis content que cela attire l'attention.

PDG et co-fondateur David Kirtley m'a fait visiter le vaste espace de laboratoire où Helion travaille à la construction de composants pour son système de septième génération, Polaris. Chaque génération a prouvé qu'une combinaison de la physique et de l'ingénierie était nécessaire pour concrétiser l'approche spécifique d'Helion en matière de fusion. Le prototype de sixième génération, Trenta, a été achevé en 2020 et s'est avéré capable d'atteindre 100 millions de degrés Celsius, une étape clé pour prouver l'approche d'Helion.

Polaris est censée prouver, entre autres, qu'elle peut produire de l'électricité nette, c'est-à-dire produire plus qu'elle n'en consomme, et elle a déjà commencé à concevoir son système de huitième génération, qui sera son premier système de qualité commerciale. L'objectif est de démontrer qu'Helion peut produire de l'électricité à partir de la fusion d'ici 2024 et d'avoir de l'électricité sur le réseau d'ici la fin de la décennie, m'a dit Kirtley.

Une partie de la faisabilité de l'acheminement de l'énergie de fusion vers le réseau électrique aux États-Unis dépend de facteurs que Helion ne peut pas contrôler - l'établissement de processus réglementaires avec la Nuclear Regulatory Commission et les processus d'octroi de licences pour obtenir les approbations d'interconnexion de réseau requises, un processus que Kirtley a été peut aller de quelques années à dix ans. Parce qu'il y a tellement d'obstacles réglementaires nécessaires pour que la fusion soit connectée au réseau, Kirtley a déclaré qu'il s'attend à ce que leurs premiers clients payants soient probablement des clients privés, comme les entreprises technologiques qui ont des centres de données gourmands en énergie, par exemple. Travailler avec des entreprises de services publics prendra plus de temps.

Une partie du système Polaris qui semble peut-être la plus étrange pour un expert non fusion (comme moi) le test d'injecteur Polaris, qui est la façon dont le carburant du réacteur à fusion entrera dans l'appareil.

La méthode de fusion la plus connue implique sans doute un tokamak, un appareil en forme de beignet qui utilise des aimants super puissants pour maintenir le plasma là où la réaction de fusion peut se produire. Un projet international de fusion collaborative, appelé ITER (« la voie » en latin), construit un tokamak massif dans le sud de la France pour prouver la viabilité de la fusion.

Helion ne construit pas un tokamak. Il construit un dispositif long et étroit appelé Field Reversed Configuration, ou FRC, et la prochaine version mesurera environ 60 pieds de long.

Le carburant est injecté par courtes et minuscules rafales aux deux extrémités de l'appareil et un courant électrique circulant dans une boucle confine le plasma. Les aimants se déclenchent séquentiellement par impulsions, envoyant les plasmas aux deux extrémités se tirer l'un vers l'autre à une vitesse supérieure à un million de miles par heure. Les plasmas s'entrechoquent dans la chambre de fusion centrale où ils fusionnent pour devenir un plasma dense super chaud qui atteint 100 millions de degrés Celsius. C'est là que la fusion se produit, générant une nouvelle énergie. Les bobines magnétiques qui facilitent la compression du plasma récupèrent également l'énergie générée. Une partie de cette énergie est recyclée et utilisée pour recharger les condensateurs qui alimentaient à l'origine la réaction. L'énergie supplémentaire supplémentaire est l'électricité qui peut être utilisée.  

Kirtley compare les pulsations de leur machine à fusion à un piston.

"Vous comprimez votre carburant, il brûle très chaud et très intensément, mais seulement pendant un petit moment. Et la quantité de chaleur libérée dans cette petite impulsion est plus qu'un grand feu de joie qui est allumé tout le temps », m'a-t-il dit. "Et parce que c'est une impulsion, parce que c'est juste une petite impulsion à haute intensité, vous pouvez rendre ces moteurs beaucoup plus compacts, beaucoup plus petits", ce qui est important pour réduire les coûts.

L'idée n'est en fait pas nouvelle. Il a été théorisé dans les années 1950 et 60, a déclaré Kirtley. Mais il n'était pas possible de l'exécuter tant que les transistors et les semi-conducteurs modernes n'étaient pas développés. Pihl et Kirtley ont examiné la fusion plus tôt dans leur carrière et n'étaient pas convaincus qu'elle était économiquement viable jusqu'à ce qu'ils arrivent à cette conception FRC. 

Un autre fossé à franchir : cette conception utilise un carburant très rare. Le carburant de l'approche d'Helion est le deutérium, un isotope de l'hydrogène assez facile à trouver, et l'hélium trois, qui est un type d'hélium très rare avec un neutron supplémentaire.

"Nous avions l'habitude de dire qu'il fallait aller dans l'espace extra-atmosphérique pour obtenir de l'hélium trois parce que c'était si rare", a déclaré Kritley. Pour permettre à leur machine de fusion d'être mise à l'échelle, Helion développe également un moyen de fabriquer de l'hélium trois avec fusion.

Il ne fait aucun doute qu'Helion a beaucoup d'étapes, de processus et d'obstacles réglementaires avant de pouvoir apporter une énergie propre illimitée au monde, comme elle vise à le faire. Mais la sensation que cela procure de se promener dans un immense laboratoire largement ouvert - avec certains des plus grands ventilateurs de plafond que j'aie jamais vus - semble possible d'une manière que je n'avais jamais ressentie auparavant. En revenant dans la fumée ce jour-là, j'étais tellement reconnaissante d'avoir cette dose d'espoir.

Mais la plupart des gens ne visitaient pas le laboratoire Helion Energy ce jour-là. La plupart des gens étaient assis à l'intérieur ou se mettaient en danger à l'extérieur, incapables de voir l'horizon, incapables de voir un avenir où la construction d'une machine à fusion est un travail exécuté comme un mécanicien travaillant dans un garage. J'ai interrogé Kirtley sur le sentiment de combat que j'avais de désespoir face à la fumée et d'espoir face aux pièces de fusion en cours d'assemblage.

"La dissonance cognitive de ce que nous voyons parfois dans le monde et de ce que nous arrivons à construire ici est assez extrême", a déclaré Kirtley.

« Il y a vingt ans, nous étions moins optimistes quant à la fusion. Mais maintenant, ses yeux brillent alors qu'il me promène dans le labo. "Je suis très excité. Je reçois très – vous pouvez le dire – je reçois très énergique.

D'autres jeunes scientifiques sont également enthousiasmés par la fusion. Au début de la semaine où j'ai visité, Kirtley était à la conférence du département de physique des plasmas de l'American Physics Society pour donner une conférence.

"À la fin de mon discours, je suis sorti et il y avait 30 ou 40 personnes qui m'accompagnaient, et dans le couloir, nous avons juste parlé pendant une heure et demie de l'industrie", a-t-il déclaré. "L'excitation était énorme. Et c'était en grande partie avec de jeunes ingénieurs et scientifiques qui sont soit des étudiants diplômés ou postdoctoraux, soit dans les 10 premières années de leur carrière, qui sont vraiment enthousiasmés par ce que fait l'industrie privée.