La jeune entreprise de fusion nucléaire Inertia Enterprises a déclaré être parvenue à réduire le temps nécessaire à la fabrication des capsules de combustible, de plusieurs jours à quelques minutes pour certaines étapes du processus, et d’une semaine ou davantage à environ deux ou trois heures par capsule lorsque l’ensemble du processus est pris en compte. Selon l’entreprise, cette avancée élimine l’un des dix obstacles qu’elle doit surmonter avant de construire une centrale de fusion commerciale rentable.
Inertia s’appuie sur une technologie développée au National Ignition Facility (NIF), un complexe de recherche sophistiqué rattaché au Lawrence Livermore National Laboratory. La fabrication des capsules de combustible au NIF prenait une semaine ou davantage et coûtait cher, car l’installation ne produit qu’un nombre limité de capsules chaque année à des fins expérimentales, et non pour alimenter une centrale électrique à l’échelle industrielle.
Du prototype expérimental à un processus industrialisable
Jeff Lawson, cofondateur et directeur général de l’entreprise, a déclaré qu’Inertia avait considéré les capsules du NIF comme des prototypes devant être transformés en un produit pouvant être fabriqué en grandes quantités. L’entreprise a donc fait appel à des ingénieurs industriels, notamment à des employés recrutés auprès de sociétés telles qu’Apple, afin de reconcevoir le processus pour permettre une production répétée en usine.
La capsule se compose d’une enveloppe sphérique en diamant, suivie d’une fine couche gelée de deutérium et de tritium, les deux isotopes de l’hydrogène utilisés comme combustible de fusion. Les couches cristallines contiennent un mélange gazeux des deux isotopes. Elles doivent être extrêmement proches de la forme sphérique parfaite, car de petits défauts peuvent perturber l’allumage et limiter l’énergie produite.
La capsule est ensuite recouverte d’une enveloppe dorée appelée hohlraum, qui transforme l’énergie du laser en rayons X comprimant le combustible. Lorsque le processus réussit, les atomes fusionnent et libèrent de l’énergie. Inertia devait donc accélérer la fabrication sans trop s’éloigner des caractéristiques physiques démontrées par les expériences du NIF.
Qu’est-ce qui change concrètement ?
Après plusieurs cycles de développement, l’entreprise a déclaré être parvenue à faire croître les cristaux en environ 30 minutes, au lieu d’une durée pouvant atteindre une semaine au NIF. Elle a également développé le processus en collaboration avec le NIF dans le cadre d’un partenariat public-privé et affirme qu’il peut être étendu à l’échelle industrielle.
Inertia prévoit d’utiliser un laser quatre fois plus puissant que celui actuellement installé au NIF. Selon l’entreprise, cette énergie supplémentaire lui offre une marge plus importante, permettant d’accepter un certain degré de défauts dans les capsules, ce qui a également contribué à réduire le temps de fabrication. D’après Lawson, l’augmentation de la puissance du laser fait partie de la stratégie de l’entreprise visant à fournir une marge opérationnelle dans les autres composants du système.
Effet de cette réduction sur le tritium et la taille de la centrale
L’accélération de la fabrication des capsules n’a pas seulement un effet sur la productivité. Le tritium est une substance radioactive qui exige des précautions particulières lors de sa manipulation et qui est également très coûteuse : son prix atteint environ 30 000 dollars le gramme, tandis que les stocks mondiaux ne dépassent pas environ 25 kilogrammes, selon la revue Science.
Inertia prévoit de produire son propre tritium à l’aide de réactions de fusion, mais elle aura besoin d’un stock initial pour démarrer. La réduction du temps de fabrication des capsules limite la quantité de tritium devant être conservée à un moment donné. L’entreprise prévoit que sa centrale commerciale à grande échelle consommera dix capsules de combustible par seconde, ce qui fait du temps de fabrication et du stockage un facteur pratique influant sur la taille et l’efficacité de l’installation, sans toutefois résoudre à lui seul les autres difficultés nécessaires pour parvenir à une centrale rentable.