Un nouveau rapport sur le développement de la fusion comme source d'énergie, écrit à la demande du secrétaire américain à l'Énergie, propose l'adoption d'une stratégie nationale de fusion qui s'aligne étroitement sur la voie tracée ces dernières années par le Plasma Science and Fusion Center (PSFC) du MIT et les Commonwealth Fusion Systems (CFS) à financement privé, une spin-out récente du MIT.

La technologie de fusion a longtemps tenu la promesse de produire des produits sûrs, abondant, électricité décarbonée, tout en luttant pour surmonter les défis intimidants de créer et d'exploiter des réactions de fusion pour produire un gain d'énergie net. Mais le rapport d'étude de consensus des National Academies of Science, Ingénierie, et Medicine déclare que la technologie de fusion à confinement magnétique (un objectif du MIT depuis les années 1970) est désormais "suffisamment avancée pour proposer une voie permettant de démontrer l'énergie générée par fusion au cours des prochaines décennies".

Il recommande la poursuite de la participation des États-Unis au projet international d'installation de fusion ITER et « un programme national de recherche et de technologie d'accompagnement menant à la construction d'une usine pilote compacte qui produit de l'électricité à partir de la fusion au coût d'investissement le plus bas possible ».

Cette approche (qui, selon le rapport, nécessiterait jusqu'à 200 millions de dollars de financement annuel supplémentaire pendant plusieurs décennies) tire parti des opportunités offertes par les aimants supraconducteurs de nouvelle génération, matériaux du réacteur, simulateurs, et d'autres technologies pertinentes. Le comité met particulièrement l'accent sur les progrès des aimants supraconducteurs à haute température qui peuvent accéder à des champs plus élevés et à des machines plus petites. Le rapport recommande un programme américain pour tester les aimants à grand diamètre et à champ élevé. Ils sont considérés comme permettant des cycles d'apprentissage et de développement plus rapides et moins coûteux que des expériences extrêmement vastes comme ITER, qui ne sera opérationnel qu'en 2025, tout en bénéficiant des connaissances qui se dégagent de ces programmes.

Cette approche plus petite, plus rapide et moins chère est incarnée dans le concept de réacteur SPARC, qui a été développé au PSFC et constitue la base des efforts agressifs du CFS pour démontrer la fusion à gain d'énergie d'ici le milieu des années 2020 et produire des conceptions de réacteurs pratiques d'ici le début des années 2030. Cette approche est basée sur la conclusion similaire que les aimants à champ élevé et à haute température représentent une technologie qui change la donne. Un programme de 30 millions de dollars entre le CFS et le MIT pour démontrer les aimants supraconducteurs à grand diamètre et à champ élevé est en cours au MIT et constitue une étape clé vers un système d'énergie de fusion compact. Bien qu'une poignée d'autres sociétés de fusion à financement privé aient proposé des délais à peu près comparables, le rapport des National Academies n'envisage pas l'apparition de réacteurs à fusion de démonstration avant 2050.

Le rapport affirme également que les fondements scientifiques de l'approche tokamak ont ​​été renforcés au cours de la décennie précédente, donnant de plus en plus confiance que cette approche, qui est la base d'ITER et de SPARC, est capable de réaliser un gain d'énergie net et de constituer la base d'une centrale électrique. Sur la base de cette confiance accrue, le comité recommande d'aller de l'avant avec les développements technologiques pour une centrale électrique pilote qui mettrait de l'électricité sur le réseau.

« Les Académies nationales sont une organisation très réfléchie, et ils sont généralement très conservateurs, " dit Bob Mumgaard, directeur général du SCF. "Nous sommes heureux de les voir sortir avec un message qu'il est temps de passer à la fusion, et que compact et économique est la voie à suivre. Nous pensons que le développement devrait aller plus vite, mais cela donne une validation aux personnes qui veulent relever le défi et expose les choses que nous pouvons faire aux États-Unis qui conduiront à mettre de l'électricité sur le réseau."

André Hollande, directeur de la Fusion Industry Association récemment formée et Senior Fellow pour l'énergie et le climat à l'American Security Project, note que les auteurs du rapport ont été chargés de créer « un rapport scientifique de consensus qui reflète les voies actuelles, et la voie actuelle est de construire ITER et d'y passer par le processus expérimental, tout en concevant une usine pilote, DÉMO."

Faire évoluer le consensus vers une voie à suivre plus rapide, ajoute Hollande, nécessitera des résultats expérimentaux d'entreprises comme CFS. « C'est pourquoi il est remarquable que des entreprises privées aux États-Unis et dans le monde poursuivent les résultats scientifiques qui le confirmeront. Et il est certainement important que cette étude vise à amener la communauté scientifique gouvernementale à réfléchir à un plan stratégique. . Cela devrait être considéré comme un élément de départ pour la communauté de la fusion qui se rassemble et organise son propre processus. »

Ou, comme Martin Greenwald, directeur adjoint du PSFC et chercheur chevronné en fusion, le met, "Il y a une tendance dans notre communauté à discuter d'un plan de 20 ans ou d'un plan de 30 ans, mais nous ne voulons pas quitter des yeux ce que nous devons faire au cours des trois à cinq prochaines années. Nous pourrions ne pas avoir de consensus à long terme, mais nous en avons besoin d'un pour quoi faire maintenant, et c'est le message constant depuis que nous avons annoncé le projet SPARC :impliquer la communauté au sens large et prendre l'initiative.

"L'essentiel pour nous est que si la fusion doit avoir un impact sur le changement climatique, nous avons besoin de réponses rapidement, nous ne pouvons pas attendre la fin du siècle, et c'est ce qui détermine le calendrier. L'argent privé qui rentre aide, mais le financement public devrait s'y associer et le compléter. Chaque partie a un rôle approprié. Les laboratoires nationaux ne construisent pas de centrales électriques, et les entreprises privées ne font pas de recherche fondamentale.

Alors que plusieurs approches de la fusion sont poursuivies dans les organisations publiques et privées, le rapport des National Academies se concentre exclusivement sur la technologie de confinement magnétique. Cela reflète le rôle du rapport dans la réponse du ministère de l'Énergie à une demande d'informations du Congrès en 2016 sur la participation des États-Unis à ITER, un projet de confinement magnétique. Les 19 experts du comité du rapport, qui a mené deux années de recherche, ont également été chargés d'explorer des questions connexes sur « la meilleure façon de faire progresser les sciences de la fusion aux États-Unis ». et "la justification scientifique et les besoins de renforcement des fondations pour la réalisation de l'énergie de fusion étant donné le choix potentiel de la participation des États-Unis ou non au projet ITER".

La publication du rapport intervient à un moment de regain d'activité et d'intérêt pour l'énergie de fusion, avec une vingtaine d'entreprises privées poursuivant son développement, un financement accru dans le dernier budget fédéral, et la formation de la Fusion Industry Association pour défendre la communauté dans son ensemble. Mais le rapport prévient que "l'absence d'une stratégie de recherche à long terme pour les États-Unis est particulièrement évidente par rapport aux plans de nos partenaires internationaux".

Cette situation est peut-être en train d'évoluer. « Nous avons eu une très belle réunion des parties prenantes il y a un mois et demi à DC, et il y avait beaucoup de résonance parmi les entreprises privées, la communauté des chercheurs, le ministère de l'Énergie, et les membres du Congrès des deux parties, " dit Greenwald. " On dirait qu'il y a de l'élan, bien que nous ne sachions pas encore quelle forme cela prendra. » Il ajoute que la création d'une association industrielle est très utile pour naviguer et communiquer à Washington.

"Nous aimerions voir le gouvernement jouer un rôle dans les choses qui élèvent toutes les entreprises de fusion, comme les laboratoires de matériaux avancés, le processus d'extraction de la chaleur des réacteurs, la fabrication additive, simulation, et d'autres outils, " dit Mumgaard. " Il existe de nombreuses opportunités de collaboration et de coopération; chaque entreprise aura un mélange différent de partenariats, même sur les échanges de personnel comme nous le faisons avec le MIT."

Cette histoire est republiée avec l'aimable autorisation de MIT News (web.mit.edu/newsoffice/), un site populaire qui couvre l'actualité de la recherche du MIT, innovation et enseignement.