Notre travail
Énergie de fusion
Le potentiel d'une énergie abondante sans carbone,
La fusion est une source d'énergie avancée qui a le potentiel de produire de l'énergie en abondance et sans émissions dans le monde entier. Ouvrir la voie à la commercialisation de la fusion pourrait nous permettre d'intégrer cette source d'énergie ferme et sans carbone dans le bouquet énergétique et, potentiellement, de révolutionner la manière dont nous alimentons l'économie mondiale.
Comment fonctionne l'énergie de fusion ?
L'énergie de fusion est un phénomène naturel, le processus même qui alimente le Soleil et rend possible la vie sur Terre. Dans une réaction de fusion, deux noyaux légers fusionnent pour former un seul noyau plus lourd lorsque les conditions de température, de densité et de durée sont réunies. Ce processus libère de l'énergie car la masse totale du noyau unique qui en résulte est inférieure à la masse des deux noyaux d'origine. La masse restante se transforme en énergie selon la célèbre équation d'Einstein (E=mc2).
L'énergie de fusion a le potentiel de fournir :
- Une énergie ferme, toujours disponible, sans déchets radioactifs de haute activité ni émissions de gaz à effet de serre.
- High energy outputs with a very small land footprint, and no meltdown risk, reducing siting barriers.
- Accessibilité dans le monde entier, car elle ne dépend pas des ressources naturelles régionales.
- Potentiel de production d'énergie hautement compétitif, produisant plus d'énergie par gramme de combustible que tout autre procédé de production.
Mais des défis subsistent :
- Avancement de la technologie : À l'heure actuelle, nous ne disposons pas de la technologie commercialisée permettant d'exploiter cette source d'énergie prometteuse. Pour que la fusion devienne une réalité, nous devons faire progresser diverses technologies de fusion et développer et tester des centrales de fusion dans des conditions réelles.
- Certitude réglementaire : Nous avons besoin de réglementations claires, spécifiques et proportionnées qui fournissent un cadre de référence aux développeurs.
- Culture de l'industrie et du marché : Nous devons établir une industrie mondiale de la fusion avec un marché mondial. L'industrie de la fusion est florissante car de nouvelles entreprises et start-ups sont créées dans le monde entier, et les collaborations et contrats internationaux évoluent rapidement.
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Notre vision
CATF envisage un monde où l'énergie de fusion dispose d'une voie viable vers le développement commercial, avec le potentiel de transformer notre matrice énergétique mondiale et de réduire considérablement les émissions de gaz à effet de serre.
Nos experts en fusion s'adressent aux dirigeants de l'industrie, aux gouvernements, aux entreprises technologiques, aux laboratoires nationaux et aux investisseurs potentiels pour plaider en faveur de la création d'un marché mondial pour l'industrie de la fusion avec une réglementation appropriée. Nous jouons le rôle essentiel de catalyseur et de coordinateur pour identifier les lacunes existantes dans le processus d'industrialisation et de réglementation et pour mettre en place et diriger des stratégies visant à combler ces lacunes.
Nous visons à créer un réseau qui facilite la collaboration internationale, les connexions commerciales précoces, la défense des intérêts politiques et les efforts de communication publique pour commercialiser les systèmes d'énergie de fusion.
Par notre analyse, nous visons à :
- Support increases in technology readiness levels (TRLs) and advance commercial demonstrations
- Highlight the need for reference schemes, regulatory frameworks, and infrastructure
- Contribute to the development of appropriate fusion energy policy
- Contribute to the development of a global fusion energy industry
- Propose solutions to overcome supply chain issues
- Add new tools and skills into the field for workforce development
- Explore alternate approaches to fusion
L'avenir de l'énergie
CATF ouvre la voie à la démonstration mondiale et à l'établissement d'une industrie de l'énergie de fusion au cours de cette décennie.
Nous entreprenons et commandons des études de marché sur l'énergie de fusion, des évaluations de l'état de préparation technologique et des analyses réglementaires, en mettant l'accent sur les domaines de collaboration internationale. En tant que ressource objective et indépendante pour les parties prenantes du secteur de la fusion, nous sensibilisons au potentiel de l'énergie de fusion - en éduquant les législateurs, l'industrie et la communauté des ONG sur son potentiel tout en mettant l'accent sur le secteur en tant que carrière potentielle et opportunité commerciale pour les fournisseurs de la chaîne d'approvisionnement.
Technology development
Advance the technology readiness levels (TRL) of existing technologies, create international reference databases, facilitate the introduction of new tools into fusion development and support new fusion concepts.
De-risk
Provide guidance elements and resources that mitigate uncertainties in the deployment of fusion as a commercial source of energy.
Access industrial environments
Develop reference tools to analyze, develop, and integrate fusion within the energy mix prospect, including in net-zero emission scenarios and beyond.
Advocate
Position fusion as a climate technology needed in the net-zero industry while advocating for adequate policies that enable the development of fusion as a safe and commercially viable source of energy.
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FAQ sur l'énergie de fusion
Qu'est-ce que l'énergie de fusion ?
La fusion nucléaire se produit lorsqu'un ou plusieurs noyaux atomiques plus légers se combinent pour former un noyau plus lourd, tout en libérant de l'énergie. Cette réaction se produit dans la nature : c'est le processus qui alimente les étoiles comme le Soleil, et c'est grâce à la production nette d'énergie de la fusion que la vie sur Terre est possible.
Quels sont les avantages de l'énergie de fusion ?
L'énergie de fusion présente des avantages indéniables en tant que source d'énergie ferme et à consommation nulle :
- Zéro émission de carbone : Contrairement aux combustibles fossiles, l'énergie de fusion n'émet pas de gaz à effet de serre pendant le processus de fusion. En passant à l'énergie de fusion, nous pouvons réduire considérablement notre empreinte carbone, préserver les ressources naturelles et favoriser un environnement plus propre pour les générations futures.
- Approvisionnement abondant en combustible : Les sources de combustible de fusion, telles que le deutérium et le tritium, peuvent être extraites de l'eau de mer et sont pratiquement inépuisables. Avec un approvisionnement abondant en combustible, l'énergie de fusion offre une sécurité énergétique à long terme et permet d'éviter les inquiétudes liées à la rareté des ressources.
- Sécurité et réduction des déchets : La fusion est autolimitée, ce qui la rend intrinsèquement sûre. En outre, les machines de fusion sont conçues pour ne pas générer de déchets hautement radioactifs, ce qui fait de la fusion une option énergétique responsable et durable.
- Exigences minimales en matière d'espace : La fusion offre un rendement énergétique plus élevé par surface utilisée, sans nécessiter d'espace important pour le combustible ou les déchets.
- Moins d'expansion des réseaux de transport : L'empreinte réduite de Fusion permet d'implanter les centrales à proximité des centres de demande, ce qui réduit l'expansion des systèmes de transmission à longue distance.
Quelles sont les différentes approches pour exploiter l'énergie de fusion ?
Il existe de nombreuses approches différentes pour exploiter la puissance de l'énergie de fusion - et CATF encourage l'avancement de toutes les approches prometteuses. Voici quelques-unes des approches les plus importantes :
- Fusion par confinement magnétique (MCF) : L'approche de la recherche sur la fusion la plus importante, la FMC implique l'utilisation de champs magnétiques puissants pour confiner et chauffer le plasma jusqu'aux températures extrêmes requises pour la fusion. Des projets tels qu'ITER et SPARC (une machine de fusion compacte développée par le MIT et Commonwealth Fusion Systems) visent à obtenir des réactions de fusion soutenues et à ouvrir la voie à des centrales électriques de fusion à l'échelle commerciale.
- Fusion à cible magnétisée (MTF) : Développée dans les années 1970 par le programme des réacteurs navals américains, la FTM repose sur l'implosion d'une gaine métallique cylindrique qui comprime une configuration de plasma préchauffé et magnétisé jusqu'à ce que les conditions thermonucléaires soient atteintes.
- Fusion par confinement inertiel (ICF) : Dans la FCI, des lasers à haute énergie ou des faisceaux de particules compriment et chauffent de petites pastilles de combustible pour induire la fusion. Cette approche, illustrée par le National Ignition Facility (NIF) aux États-Unis, cherche à reproduire les conditions que l'on trouve au cœur des étoiles. Bien que l'ICF soit confrontée à des défis techniques, des progrès sont réalisés pour parvenir à l'allumage et à des réactions de fusion soutenues.
- Configuration à champ inversé : Les configurations à champ inversé, ainsi que les miroirs à champ inversé, offrent des tores compacts avec peu ou pas de champ magnétique toroïdal. Cette approche se caractérise par des plasmas à bêta élevé et leur stabilité macroscopique.
- Autres catégories de fusion : Le pincement magnétique ou électrique, le confinement électrostatique inertiel, la fusion catalysée par les muons et d'autres formes de fusion de faible puissance existent également, souvent à des stades de développement plus précoces que les catégories plus familières.
Quelle est la différence entre la fusion nucléaire et la fission nucléaire ?
La fusion et la fission sont des moyens différents de convertir l'énergie en quelque chose d'utile, comme la chaleur ou l'électricité. Toutes deux ont le pouvoir de générer une énergie sans carbone.
Energy is defined as the ability to do work. The categories of potential energy include kinetic, electrical, magnetic, nuclear, and gravitational. For each category, scientists have formulas to describe them. Fusion and fission both convert energy from atoms, but in opposite ways.
Fusion brings small nuclei so close that together that they fuse. Nuclei must be near enough that they can feel each other’s nuclear force. For fusion to occur, reacting nuclei must be very close to each other, within 10-10– 10-15 (a thousand trillionth) meter of one another. This is the same process that powers stars. The stars exploit their own gravity to create plasma conditions in their central regions where net fusion energy is generated. On Earth, fusion energy machines rely on other categories of energy to create similar conditions.
La fission brise les atomes, divisant les gros noyaux en noyaux plus petits. Un neutron frappe un atome plus gros, le forçant à se diviser en deux atomes plus petits, également connus sous le nom de produits de fission. D'autres neutrons sont également libérés et peuvent déclencher une réaction en chaîne. L'énergie est libérée lorsque chaque atome se divise.
La fusion nucléaire produit-elle des déchets ?
Fusion does produce waste. However, efforts are underway to minimize, circularize, or eliminate waste from the fusion energy cycle as much as possible. Most of the concepts being developed include materials affected by tritium. Tritium is a low beta energy emitter and low risk when outside the human body. As an isotope of hydrogen, it is highly mobile and can displace hydrogen in a range of organic compounds that can be inhaled or ingested (see Boyer, 2009). Tritium occurs naturally in the environment in very low concentrations and it was widely dispersed into the atmosphere during weapons testing in the 1950’s and 1960’s. Accordingly, tritium release limits to the environment are stringent. As it is short-lived, tritiated waste will be 99% decayed within 82 years.
Also, reduced activation materials will result in low-level radioactive waste after 100 years of operation shutdown. Fusion–tailored Reduced Activation Ferritic Martensitic steels like EUROFER97 and F82H have been produced with this objective.
La fusion nucléaire est-elle sûre ?
Yes, fusion energy can be safely commercialized. Fusion is self-limiting, meaning the machine generating it turns off as soon as it is not in control – making it inherently safe. This characteristic results from the dependable physics of magnetically confined plasma. Additionally, fusion energy machines create their fuel as they operate, so unlike fossil and fission plants, no large stockpile of fuel exists on site. They are designed in a way that does not produce highly radioactive, long-lived nuclear waste.
