#Fusion101
‘La fusion c’est pour quand’ (2/3)
Récemment, Jeff Bezos et Bill Gates se sont mis à investir dans la fusion ce qui a boosté certaines initiatives privées qui annoncent un réacteur pour dans 10 ans pour certaines. Voyons cela en détails #fusion#energie#weareiter
Si on entend parler de plus en plus de ces ‘start-ups’ développant des concepts de réacteurs la plus ancienne- TAE anciennement Tri-Alpha- a été fondée en 1998. Elle fut assez discrète à ses débuts,mais après 20 ans est toujours en phase de développement
On compte 28 initiatives privées, recensées dans la liste ci-dessous. Si 5 ou 6 sont très visibles, beaucoup d’initiatives sont très discrètes et il est parfois difficile de savoir si elles sont actives ou non.
On remarque une très forte augmentation du nombre d’entreprises privées depuis 2008- avec une multiplication par 4 sur la période. Une progression assez impressionante.
On estime que le financement total accumulé par ces entreprises est de 1.5-2 milliards de dollars. A noter que TAE concentre la moitié de cette somme avec 800 millions en 10 levées de fond.
Pour comparaison, le budget fusion US était de 700 millions en 2020
On peut classer ces entreprises selon le type de solutions qu’elles proposent.
-La configuration tokamak ou stellarator en profitant d’avancées dans le domaine des aimants supraconducteurs (CFS, Tokamak Energy, Renaissance fusion)
-Des configurations alternatives de confinement magnétique: reversed field pour TAE, magnetized target fusion pour General Fusion, etc
-Du confinement laser : First Light Fusion, Marvel Fusion, etc…
Pourquoi cet engouement et pourquoi maintenant ? Voici mon interprétation, ayant observé la dynamique depuis un moment et parlé avec plusieurs de ces entreprises. 1. ITER est en phase de construction, on est maintenant dans le concret
2. L’urgence climatique : même si la fusion ne jouera pas de rôle majeur dans les 30 prochaines années, beaucoup de ces entreprises mettent en avant leur capacité d’accélerer le développement de la fusion et tentent de la positionner sur le thème de la transition énergétique
3.L’aspect défi : la fusion reste un gros défi technologique et scientifique, mais présente des avantages certains : High risk, high payoff… Etre celui qui surmontera ce défi motive les plus ambitieux…
4. Lié au point précédent, les taux d’intérêts bas poussent certains investisseurs vers des paris plus risqués mais potentiellement très lucratifs. Certaines technologies (supraconducteurs à haute température) peuvent avoir des applications dans d’autres domaines.
Réalistes ces projets ? Difficile à dire pour certains. Le projet CFS (spinoff du MIT) a récemment publié une série d’articles montrant que la physique derrière leur concept était solide et que les choix techniques permettent d’atteindre l’objectif fixé.
Si pendant longtemps ces entreprises ont été discrètes, elles commencent à publier leurs résultats dans des revues scientifiques. Il y a notamment eu une grosse controverse suite à une publication de Tokamak Energy sur la taille possible d’un réacteur iopscience.iop.org/article/10.108…
Et si l’une d’elle réussissait ? Si on suppose un réacteur en 2025-2030 et la même vitesse de déploiement que le nucléaire. La fusion pourrait représenter 1% de la demande mondiale d’ici 2050-2060, bien plus vite qu’en suivant la voie ITER-DEMO
Que penser de ces initiatives ? Beaucoup sont sérieuses et ont des équipes très qualifiées. Elles permettent de faire émerger une filière et de former des personnes à la fusion. Elles ont aussi le mérite de secouer la rechercher ‘classique’.
Ainsi le récent rapport de la National Academy of Sciences aux USA, propose de construire une machine qui ressemble assez fort à ce que CFS propose. Un signe que la recherche intégre et valide les développements récents nap.edu/catalog/25331/…
Il est encore trop tôt pour voir si une de ces entreprises sera capable de rassembler les quelques milliards nécessaires pour construire un réacteur produisant de l’électricité. On peut remarquer que NuScale (dans la fission) a été fondée en 2000… la route est longue.
Ce thread fait suite à un premier thread sur ce sujet en regardant la filière 'classique'
#Fusion101
Suite de ma série sur la fusion. Dans ce thread, tentons de répondre à la question ‘La fusion c’est pour quand ?’ en allant un peu plus loin que la célèbre blague ‘la fusion c’est pour dans 30 ans et… ça le sera toujours’ #fusion#energie#weareiter
Petit historique. Tout commence en 1920 quand Arthur Eddington suggère que les étoiles tirent leur énergie de la fusion nucléaire de l’hydrogène en hélium. « Nous rêvons parfois que l'homme puisse apprendre à la libérer et à l'utiliser à son service »
Les recherches démarrent vraiment à la fin de la 2ème guerre mondiale mais sont initialement secrètes, guerre froide oblige. Les USA, l’URSS, l’Angleterre rejoints ensuite par la France. 2 voies en parallèle : la recherche sur la bombe H, et le confinement magnétique…
#Fusion101
Suite de ma série sur la fusion. Après avoir discuté de l’extraction de la puissance, intéressons-nous aux matériaux. Quels matériaux peuvent supporter les conditions extrêmes de la fusion nucléaire ? Quelles propriétés doivent-il posséder ?
Tout d’abord, même si le plasma proche des surfaces est plus froid que les 150 millions °C du centre, les flux de chaleurs sont de l’ordre de 10MW/m2, et sont accompagnés de flux de particules très intenses, pouvant éroder le matériau, et de neutrons très énergétiques.
Le matériau idéal devrait avoir une grande conductivité thermique, de bonnes propriétés mécaniques, être résistant aux chocs thermiques, ne pas trop s’éroder, ne pas intéragir avec le tritium, ne pas s’activer sous l’impact neutronique… Un mouton à 5 pattes.
#Fusion101
La fusion nucléaire consiste, en simplifiant beaucoup, à chauffer un gaz à 150 millions de degrés dans une boite métallique pour générer de l’énergie.
Comment récupère-t-on cette énergie ? et surtout quels sont les contraintes sur les matériaux proches du plasma ?
La réaction de fusion deutérium-tritium produit un neutron, qui porte 80% de l’énergie de la réaction et un atome d’hélium qui porte les 20% restants.
Le plasma est confiné par un ensemble de champs magnétiques. Les particules sont chargées (positivement pour les ions, négativement pour les électrons). Dans un champ magnétique une particule suit les lignes ‘de force’ et suivent un mouvement de gyration autour de ces lignes
Et si le coût de production des aliments prenait en compte les externalités climatiques ? Quel serait le surcoût associé ?
C’est le sujet d’une étude publiée par 3 chercheurs allemands dans Nature Communications. (open access) nature.com/articles/s4146…
L’étude détaille l’empreinte carbone des aliments, à la sortie de l’exploitation, et lui applique une taxe carbone pour estimer son impact sur le prix au kilo. L’étude est faite pour l’Allemagne mais les conclusions s’appliquent en ordre de grandeur dans d’autres pays.
Observation intéressante, les émissions de la production de viande dépendent peu du type d’élevage (intensif ou animaux nourris avec des aliments bios).
Un article dans Science, repris dans plusieurs magazines scientifiques semblent annoncer que les US vont construire un réacteur de fusion. Comme souvent dès qu'on parle de fusion la réalité est plus complexe. De quoi s’agit-il ? sciencemag.org/news/2020/12/u…
Il faut se souvenir de la relation complexe entre les US et ITER. En 2013 sort un ‘Management Assessment report’ très critique à l'égard de la gestion d'ITER. Un changement de DG est 'recommandé' (exigé est plus correct) newyorker.com/news/daily-com…
Les coûts d’ITER et la volonté des US d'un budget constant pour la fusion (programme domestique+ ITER) amènent le DoE à proposer la fermeture du tokamak Alcator C-Mod du MIT. Les discussions dureront longtemps et il fermera definitivement en 2016 thetech.com/2012/09/07/alc…