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.
- Production d'énergie élevée avec une empreinte au sol très faible, ce qui réduit les obstacles à l'implantation.
- 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.
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 :
- Contribuer au développement des technologies et des cadres réglementaires.
- Contribuer à l'établissement d'un marché mondial de l'énergie de fusion.
- Sensibiliser le public aux promesses de cette énergie de fusion.
- Garantir l'investissement et le soutien politique pour assurer sa contribution au bouquet énergétique, en réduisant les émissions tout en répondant à la demande croissante d'énergie au 21e siècle et au-delà.
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.
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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.
L'énergie est définie comme la capacité d'effectuer un travail. Les catégories d'énergie potentielle comprennent l'énergie cinétique, l'énergie électrique, l'énergie magnétique, l'énergie nucléaire et l'énergie gravitationnelle. Pour chaque catégorie, les scientifiques disposent de formules pour les décrire. La fusion et la fission convertissent toutes deux l'énergie des atomes, mais de manière opposée.
La fusion rapproche tellement les petits noyaux qu'ils fusionnent. Les noyaux doivent être suffisamment proches pour ressentir la force nucléaire de l'autre. Pour qu'il y ait fusion, les noyaux qui réagissent doivent être très proches les uns des autres, à moins de 10-10- 10-15 (un millier de milliardièmes) de mètre les uns des autres. C'est ce même processus qui alimente les étoiles. Les étoiles exploitent leur propre gravité pour créer des conditions de plasma dans leurs régions centrales qui génèrent de l'énergie de fusion nette. Sur Terre, les machines à énergie de fusion s'appuient sur d'autres catégories d'énergie pour créer des conditions similaires.
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 ?
Des efforts sont en cours pour minimiser, circulariser, ou éliminer autant que possible les déchets du cycle de l'énergie de fusion. La plupart des concepts développés comprennent des matériaux affectés par le tritium. De même, l'irradiation des matériaux structurels dans les réacteurs de fusion produira des déchets radioactifs de faible niveau et de courte durée, et des aciers ferritiques martensitiques à activation réduite adaptés à la fusion, tels que EUROFER97 et F82H, ont été produits dans ce but.
Le tritium est un émetteur d'énergie bêta faible et présente peu de risques lorsqu'il est en dehors du corps humain. En tant qu'isotope de l'hydrogène, il est très mobile et peut remplacer l'hydrogène dans une série de composés organiques qui peuvent être inhalés ou ingérés (voir Boyer, 2009). Le tritium est naturellement présent dans l'environnement en très faibles concentrations et a été largement dispersé dans l'atmosphère lors des essais d'armes dans les années 1950 et 1960. En conséquence, les limites de rejet de tritium dans l'environnement sont strictes. Comme il a une courte durée de vie, les déchets tritiés se désintègrent à 99 % en l'espace de 82 ans.
La fusion nucléaire est-elle sûre ?
Oui, l'énergie de fusion peut être commercialisée en toute sécurité. La fusion est autolimitée, ce qui signifie que la machine qui la produit s'éteint dès qu'elle n'est plus sous contrôle, ce qui la rend intrinsèquement sûre. Cette caractéristique résulte de la physique fiable du plasma magnétiquement confiné. En outre, les machines à énergie de fusion créent leur combustible au fur et à mesure qu'elles fonctionnent, de sorte que, contrairement aux centrales à combustibles fossiles et à fission, il n'existe pas de stock important de combustible sur le site. Elles sont conçues de manière à ne pas produire de déchets nucléaires hautement radioactifs et à longue durée de vie.
